GEBIET TERRITORY
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem für ein Motorfahrzeug und ein zugehöriges Steuerungsverfahren. The present invention relates to a fuel cell system for a motor vehicle and an associated control method.
HINTERGRUND BACKGROUND
Es ist ein Brennstoffzellensystem für ein Motorfahrzeug allgemein bekannt, das einen Brennstoffzellenstapel, der sowohl Leistung einem Elektromotor zum Antrieb eines Fahrzeugs zuführt als auch Leistung als Ergebnis einer elektrochemischen Reaktion zwischen einem Brennstoffgas und einem Oxidationsgas erzeugt, ein Schaltelement, ein Widerstandselement, das elektrisch mit dem Brennstoffzellenstapel über das Schaltelement verbunden ist, eine Entladesteuerungsschaltung und eine Kollisionserfassungseinrichtung aufweist (siehe Patentdokument 1). In dem in Patentdokument 1 beschriebenen Brennstoffzellensystem für ein Motorfahrzeug entlädt, wenn die Kollisionserfassungseinrichtung eine Fahrzeugkollision erfasst, die Entladesteuerungsschaltung Leistung, die in dem Brennstoffzellenstapel erzeugt wird, durch Einschalten des Schaltelements, um den Brennstoffzellenstapel und das Widerstandselement elektrisch zu verbinden. In dem in Patentdokument 1 beschriebenen Brennstoffzellensystem für ein Motorfahrzeug wird die in den Brennstoffzellenstapel erzeugte Leistung entladen, wenn die Kollisionserfassungseinrichtung eine Fahrzeugkollision erfasst, um zu verhindern, dass ein Bediener einen elektrischen Schlag bei der Fahrzeugkollision empfängt. There is well-known a fuel cell system for a motor vehicle that generates a fuel cell stack that both supplies power to an electric motor for driving a vehicle and generates power as a result of an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidizing gas, a switching element, a resistance element electrically connected to the Fuel cell stack is connected via the switching element, a discharge control circuit and a collision detection device comprises (see Patent Document 1). In the fuel cell system for a motor vehicle described in Patent Document 1, when the collision detecting device detects a vehicle collision, the discharge control circuit discharges power generated in the fuel cell stack by turning on the switching element to electrically connect the fuel cell stack and the resistance element. In the fuel cell system for a motor vehicle described in Patent Document 1, the power generated in the fuel cell stack is discharged when the collision detecting device detects a vehicle collision so as to prevent an operator from receiving an electric shock in the vehicle collision.
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Patentdokument 1: japanisches veröffentlichtes Patentdokument Nr.: 2013-027275 Patent Document 1: Japanese Patent Publication Publication No. 2013-027275
ZUSAMMENFASSUNG SUMMARY
Durch die Erfindung zu lösendes Problem Problem to be solved by the invention
Beim Entladen von Leistung, die in dem Brennstoffzellenstapel erzeugt wird, während der Fahrzeugkollision kann der Brennstoffzellenstapel schnell entladen werden, indem der Widerstandswert des Widerstandselements reduziert wird. Wenn jedoch der Widerstandswert des Widerstandselements reduziert wird, ist der Entladestrom, der durch das Widerstandselement fließt, groß, und wird das Widerstands anormal erhitzt, weshalb das Widerstandselement zerstört werden kann, und der Brennstoffzellenstapel nicht länger entladen werden kann. Obwohl eine anormale Erhitzung des Widerstandselements verhindert werden kann, indem das Volumen des Widerstandselements erhöht wird, eine Wärmeableitungsplatte an dem Widerstandselement eingebracht wird, usw., können die Herstellungskosten ansteigen, da die Größe des Widerstandselements erhöht wird, usw. Weiterhin kann, obwohl eine anormale Erhitzung des Widerstandselements durch erhöhen des Widerstands Wert des Widerstandselements verhindert werden kann, die Entladezeit des Brennstoffzellenstapels verlängert werden, wenn der Widerstandswert des Widerstandselements erhöht wird. When discharging power generated in the fuel cell stack during the vehicle collision, the fuel cell stack can be quickly discharged by reducing the resistance of the resistance element. However, when the resistance of the resistive element is reduced, the discharge current flowing through the resistive element is large, and the resistance is abnormally heated, and therefore the resistive element can be destroyed and the fuel cell stack can no longer be discharged. Although abnormal heating of the resistance element can be prevented by increasing the volume of the resistance element, introducing a heat dissipation plate to the resistance element, etc., the manufacturing cost may increase because the size of the resistance element is increased, etc. Further, although abnormal Heating of the resistive element by increasing the resistance value of the resistive element can be prevented, the discharge time of the fuel cell stack can be extended when the resistance value of the resistive element is increased.
Mittel zum Lösen des Problems Means of solving the problem
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem für ein Motorfahrzeug bereitgestellt, das aufweist:
einen Brennstoffzellenstapel, der sowohl Leistung einem Elektromotor zum Antrieb eines Fahrzeugs zuführt als auch Leistung durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Brennstoffgas und einem Oxidationsgas erzeugt,
eine Entladeschaltung mit einer Vielzahl von Widerstandselementen und einer Vielzahl von Schaltelementen, die Verbindungsbeziehungen zwischen der Vielzahl der Widerstandselemente schalten, und die in der Lage ist, eine Vielzahl von Entladepfaden, durch die Leistung entladen wird, die in der Brennstoffzellenstapel erzeugt wird, dadurch zu bilden, dass die Schaltelemente die Verbindungsbeziehungen zwischen der Vielzahl der Widerstandselemente schalten, und
eine Entladesteuerungsschaltung, die konfiguriert ist, ein Ein- und Ausschalten der Vielzahl der Schaltelemente zu steuern, wobei
die Entladesteuerungsschaltung aufweist:
eine Entladestarteinheit, die konfiguriert ist, das Entladen durch einen ersten Entladepfad zu starten, indem der erste Entladepfad in der Entladeschaltung gebildet wird, wenn ein Entladeanweisungssignal eingegeben wird, das Anweisungen zum Entladen von Leistung, die in dem Brennstoffzellenstapel erzeugt wird, aufweist,
eine Spannungserfassungseinheit, die konfiguriert ist, eine erfasste Spannung entsprechend einer Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels zu erfassen, und
eine Pfadschalteinheit, die konfiguriert ist, einen zweiten Entladepfad, dessen Widerstandswert kleiner als der Widerstandswert des ersten Entladepfads ist, in der Entladeschaltung zu bilden, wenn die erfasste Spannung, die durch die Spannungserfassungseinheit erfasst wird, kleiner als eine vorbestimmte Schwellwertspannung während des Entladens durch den ersten Entladepfad ist, und das Entladen durch den ersten Entladepfad auf ein Entladen durch den zweiten Entladepfad zu schalten. According to one embodiment of the invention, there is provided a fuel cell system for a motor vehicle, comprising:
a fuel cell stack that both supplies power to an electric motor for propelling a vehicle and generates power through an electrochemical reaction between fuel gas and an oxidizing gas,
a discharge circuit having a plurality of resistive elements and a plurality of switching elements that switch connection relationships between the plurality of resistive elements and capable of forming a plurality of discharge paths thereby discharging power generated in the fuel cell stack in that the switching elements switch the connection relationships between the plurality of resistance elements, and
a discharge control circuit configured to control switching on and off of the plurality of switching elements, wherein
the discharge control circuit comprises:
a discharge start unit configured to start discharging through a first discharge path by forming the first discharge path in the discharge circuit when inputting a discharge instruction signal having instructions for discharging power generated in the fuel cell stack;
a voltage detection unit configured to detect a detected voltage according to an output voltage of the fuel cell stack, and
a path switching unit configured to form a second discharge path whose resistance value is smaller than the resistance value of the first discharge path in the discharge circuit when the detected voltage detected by the voltage detection unit becomes smaller than a predetermined threshold voltage during discharge through the discharge circuit first discharge path, and to switch the discharge by the first discharge path to a discharge by the second discharge path.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerungsverfahren eines Brennstoffzellensystems für ein Motorfahrzeug bereitgestellt, das aufweist:
einen Brennstoffzellenstapel, der sowohl Leistung einem Elektromotor zum Antrieb eines Fahrzeugs zuführt als auch Leistung durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Brennstoffgas und einem Oxidationsgas erzeugt,
eine Entladeschaltung mit einer Vielzahl von Widerstandselementen und einer Vielzahl von Schaltelementen, die Verbindungsbeziehungen zwischen der Vielzahl der Widerstandselemente schalten, und die in der Lage ist, eine Vielzahl von Entladepfaden, durch die Leistung entladen wird, die in der Brennstoffzellenstapel erzeugt wird, dadurch zu bilden, dass die Schaltelemente die Verbindungsbeziehungen zwischen der Vielzahl der Widerstandselemente schalten, und
eine Entladesteuerungsschaltung, die konfiguriert ist, ein Ein- und Ausschalten der Vielzahl der Schaltelemente zu steuern, wobei das Steuerungsverfahren aufweist:
Starten, durch die Entladesteuerungsschaltung, des Entladens durch einen ersten Entladepfad durch Bilden des ersten Entladepfads in der Entladeschaltung, wenn ein Entladeanweisungssignal eingegeben wird, das Anweisungen zum Entladen von Leistung, die in dem Brennstoffzellenstapel erzeugt wird, aufweist,
Erfassen, durch die Entladesteuerungsschaltung, einer erfassten Spannung entsprechend einer Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels, und
Bilden, durch die Entladesteuerungsschaltung, eines zweiten Entladepfads, dessen Widerstandswert kleiner als der Widerstandswert des ersten Entladepfads ist, wenn die erfasste Spannung, die erfasst wird, kleiner als eine vorbestimmte Schwellwertspannung ist, und Schalten des Entladens durch den ersten Entladepfad auf ein Entladen durch den zweiten Entladepfad. According to another embodiment of the present invention is a control method of a fuel cell system for a motor vehicle, comprising:
a fuel cell stack that both supplies power to an electric motor for propelling a vehicle and generates power through an electrochemical reaction between fuel gas and an oxidizing gas,
a discharge circuit having a plurality of resistive elements and a plurality of switching elements that switch connection relationships between the plurality of resistive elements and capable of forming a plurality of discharge paths thereby discharging power generated in the fuel cell stack in that the switching elements switch the connection relationships between the plurality of resistance elements, and
a discharge control circuit configured to control switching on and off of the plurality of switching elements, the control method comprising:
Starting, by the discharge control circuit, discharging through a first discharge path by forming the first discharge path in the discharge circuit when inputting a discharge instruction signal having instructions for discharging power generated in the fuel cell stack;
Detecting, by the discharge control circuit, a detected voltage corresponding to an output voltage of the fuel cell stack, and
Forming, by the discharge control circuit, a second discharge path whose resistance value is smaller than the resistance value of the first discharge path, when the detected voltage detected is smaller than a predetermined threshold voltage, and switching the discharge through the first discharge path to discharge by the discharge path second discharge path.
Wirkung der Erfindung Effect of the invention
Ein Brennstoffzellensystem kann bereitgestellt werden, das in der Lage ist, sowohl Leistung, die in einem Brennstoffzellenstapel erzeugt wird, schnell zu entladen als auch zu verhindern, dass ein Widerstandselement anormal während des Entladens erhitzt wird, während die Herstellungskosten unterdrückt werden. A fuel cell system can be provided which is capable of quickly discharging both power generated in a fuel cell stack and preventing a resistive element from being abnormally heated during discharge while suppressing the manufacturing cost.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
1 zeigt eine allgemeine Darstellung eines Brennstoffzellensystems für ein Motorfahrzeug, 1 shows a general representation of a fuel cell system for a motor vehicle,
2 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zur Durchführung einer Erfassung einer Fahrzeugkollision des in 2 veranschaulichten Brennstoffzellensystems für ein Motorfahrzeug veranschaulicht, 2 FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure for performing detection of a vehicle collision of the vehicle in-flight. FIG 2 illustrated fuel cell system for a motor vehicle illustrates
3 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zur Durchführung einer Steuerung während einer Kollision des in 1 veranschaulichten Brennstoffzellensystems für ein Motorfahrzeug veranschaulicht, 3 FIG. 12 is a flow chart showing a processing flow for performing control during collision of the in. FIG 1 illustrated fuel cell system for a motor vehicle illustrates
4 zeigt ein ausführliches Schaltungsblockdiagramm einer Entladeschaltung und einer Entladesteuerungsschaltung des in 1 veranschaulichten Brennstoffzellensystems für ein Motorfahrzeug, 4 FIG. 12 shows a detailed circuit block diagram of a discharge circuit and a discharge control circuit of the in 1 illustrated fuel cell system for a motor vehicle,
5A bis 5C zeigen Schaltungsblockdiagramme, die Verbindungszustände der in 4 veranschaulichten Entladeschaltung veranschaulichen, wobei 5A war eine Darstellung zeigt, die einen Verbindungszustand vor Eingabe eines Kollisionssignals in die Entladesteuerungsschaltung veranschaulicht, 5B ein Diagramm zeigt, das einen ersten Verbindungszustand nach Eingabe des Kollisionssignals in die Entladesteuerungsschaltung veranschaulicht, und 5C ein Diagramm zeigt, das einen zweiten Verbindungszustand nach Eingabe des Kollisionssignals in die Entladesteuerungsschaltung veranschaulicht, 5A to 5C show circuit block diagrams showing the connection states of the in 4 Illustrate illustrated discharge circuit, wherein 5A Fig. 4 was a diagram illustrating a connection state before inputting a collision signal to the discharge control circuit; 5B shows a diagram illustrating a first connection state after input of the collision signal into the discharge control circuit, and 5C shows a diagram illustrating a second connection state after input of the collision signal into the discharge control circuit,
6 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zu Durchführung einer Entladesteuerung des in 1 veranschaulichten Brennstoffzellensystems für ein Motorfahrzeug veranschaulicht, 6 FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure for performing discharge control of the in. FIG 1 illustrated fuel cell system for a motor vehicle illustrates
7 zeigt eine Darstellung, die eine Änderung im Verlaufe der Zeit in der Ausgangsspannung eines Brennstoffzellenstapels in der in 6 veranschaulichten Entladeverarbeitung veranschaulicht, 7 FIG. 10 is a diagram showing a change with time in the output voltage of a fuel cell stack in FIG 6 illustrated unloading processing illustrates
8 zeigt ein ausführliches Schaltungsblockdiagramm einer Entladeschaltung und einer Entladesteuerungsschaltung eines ersten Modifikationsbeispiels des Brennstoffzellensystems, 8th 12 is a detailed circuit block diagram of a discharge circuit and a discharge control circuit of a first modification example of the fuel cell system;
9 zeigt ein Flussdiagramm, dass einen Verarbeitungsablauf zu Durchführung einer Entladesteuerung in dem in 8 veranschaulicht Modifikation Beispiel veranschaulicht, 9 FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure for performing discharge control in the embodiment of FIG 8th illustrates modification example illustrates
10 zeigt ein ausführliches Schaltungsblockdiagramm einer Entladeschaltung und einer Entladesteuerungsschaltung eines zweiten Modifikationsbeispiels des Brennstoffzellensystems, 10 12 is a detailed circuit block diagram of a discharge circuit and a discharge control circuit of a second modification example of the fuel cell system;
11 zeigt ein ausführliches Schaltungsblockdiagramm einer Entladeschaltung und einer Entladesteuerungsschaltung eines dritten Modifikationsbeispiels des Brennstoffzellensystems, 11 FIG. 12 is a detailed circuit block diagram of a discharge circuit and a discharge control circuit of a third modification example of the fuel cell system. FIG.
12 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zu Durchführung einer Entladesteuerung in dem in 11 veranschaulicht Modifikationsbeispiel veranschaulicht, und 12 FIG. 12 is a flowchart showing a processing flow for performing a Discharge control in the in 11 Illustrates modification example illustrated, and
13 zeigt ein Diagramm, das eine Änderung im Verlaufe der Zeit in der Ausgangsspannung eines Brennstoffzellenstapels in der in 12 veranschaulichten Entladeverarbeitung veranschaulicht. 13 FIG. 12 is a graph showing a change with time in the output voltage of a fuel cell stack in FIG 12 illustrated unloading illustrated.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE ZUR UMSETZUNG DER ERFINDUNG EMBODIMENTS FOR IMPLEMENTING THE INVENTION
Ein Brennstoffzellensystem für ein Motorfahrzeug weist eine Entladeschaltung und eine Entladesteuerungsschaltung auf. Die Entladeschaltung weist eine Vielzahl von Widerstandselementen und eine Vielzahl von Schaltelementen auf, die Verbindungen zwischen der Vielzahl der Widerstandselemente schalten, und durch die Vielzahl der Schaltelemente, die Verbindung zwischen der Vielzahl der Widerstandselemente schalten, wird eine Vielzahl von Entladepfade gebildet, durch die Leistung, die in einem Brennstoffzellenstapel erzeugt wird, entladen wird. Die Entladesteuerungsschaltung weist eine Spannungserfassungseinheit, eine Entladestarteinheit und eine Pfadschalteinheit auf und steuert die Vielzahl der Schaltelemente. Die Spannungserfassungseinheit erfasst eine erfasste Spannung in Bezug auf die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels, und die Entladestarteinheit startet ein Entladen durch einen ersten Entladepfad durch Bilden des ersten Entladepfad in der Entladeschaltung, wenn Entladeanweisungen zum Entladen von Ladungen erhalten werden, die in dem Brennstoffzellenstapel geladen sind. Die Entladesteuerungsschaltung bildet einen zweiten Entladepfad, dessen Widerstandswert kleiner als der Widerstandswert des ersten Entladepfad ist, wenn die erfasste Spannung, die durch die Spannungserfassungseinheit erfasst wird, kleiner als eine Schwellwertspannung ist, und schaltet das Entladen durch den ersten Entladepfad auf ein Entladen durch den zweiten Entladepfad. Somit kann in dem Brennstoffzellensystem für ein Motorfahrzeug Leistung, die in den Brennstoffzellenstapel erzeugt wird, schnell entladen werden, und kann ebenfalls verhindert werden, dass das Widerstandselement anormal während des Entladens erhitzt wird, während Herstellungskosten unterdrückt werden. A fuel cell system for a motor vehicle includes a discharge circuit and a discharge control circuit. The discharge circuit has a plurality of resistive elements and a plurality of switching elements that switch connections between the plurality of resistive elements, and by the plurality of switching elements connecting the plurality of resistive elements, a plurality of discharge paths are formed by the power, which is generated in a fuel cell stack is discharged. The discharge control circuit includes a voltage detection unit, a discharge start unit and a path switching unit, and controls the plurality of switching elements. The voltage detection unit detects a detected voltage with respect to the output voltage of the fuel cell stack, and the discharge start unit starts discharging by a first discharge path by forming the first discharge path in the discharge circuit when discharging instructions for discharging charges charged in the fuel cell stack are obtained. The discharge control circuit forms a second discharge path whose resistance value is smaller than the resistance value of the first discharge path when the detected voltage detected by the voltage detection unit is smaller than a threshold voltage, and switches the discharge by the first discharge path to discharge by the second discharge path discharge path. Thus, in the fuel cell system for a motor vehicle, power generated in the fuel cell stack can be discharged quickly, and also, the resistive element can be prevented from being abnormally heated during discharging while suppressing manufacturing costs.
1 zeigt eine allgemeine Darstellung eines Brennstoffzellensystems für ein Motorfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel. 1 shows a general view of a fuel cell system for a motor vehicle according to an embodiment.
Ein Brennstoffzellensystem 1, das an einem Motorfahrzeug angebracht ist, weist einen Brennstoffzellenstapel 10 auf. Der Brennstoffzellenstapel 10 weist eine Vielzahl von Brennstoffzelleneinheitszellen auf, die in der Stapelrichtung gestapelt sind. Gemäß einem Beispiel beträgt die Anzahl der Brennstoffzelleneinheitszellen 350 bis 400. Jede Brennstoffzelleneinheitszelle weist eine Membranelektrodenanordnung 20 auf. Die Membranelektrodenanordnung 20 weist ein Membranelektrolyt, eine Anode, die auf einer Seite des Elektrolyts gebildet ist, und eine Kathode auf, die auf der anderen Seite des Elektrolyts gebildet ist. Weiterhin sind innerhalb jeder Brennstoffzelleneinheitszelle jeweils ein Brennstoffgasströmungskanal zur Zufuhr eines Brennstoffgases zu der Anode, ein Oxidationsgasströmungskanal zur Zufuhr eines Oxidationsgases zu der Kathode und ein Kühlwasserströmungskanal zur Zufuhr von Kühlwasser zu der Brennstoffzelleneinheitszelle gebildet. Ein Brennstoffgaskanal 30, ein Oxidationsgaskanal 40 und ein Kühlwasserkanal 50 sind in dem Brennstoffzellenstapel 10 gebildet, indem der Brennstoffgasströmungskanal, der Oxidationsgasströmungskanal und der Kühlwasserströmungskanal der Vielzahl der Brennstoffzelleneinheitszellen jeweils in Reihe verbunden werden. Gemäß dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind das Volumen des Brennstoffgaskanals 30 und das Volumen des Oxidationsgaskanals 40 innerhalb des Brennstoffzellenstapels 10 im Wesentlichen gleich zueinander. In dem Motorfahrzeug sind ein (nicht veranschaulichter) Insassenraum und ein (nicht veranschaulichter) Unterbringungsraum, der außerhalb des Insassenraums in der Richtung der Fahrzeuglänge gebildet ist, gebildet, und ein Teil oder die Gesamtheit der Elemente des Brennstoffzellensystems 1 ist innerhalb des Unterbringungsraums untergebracht. A fuel cell system 1 mounted on a motor vehicle has a fuel cell stack 10 on. The fuel cell stack 10 has a plurality of fuel cell unit cells stacked in the stacking direction. According to one example, the number of fuel cell unit cells is 350 to 400 , Each fuel cell unit cell has a membrane electrode assembly 20 on. The membrane electrode assembly 20 has a membrane electrolyte, an anode formed on one side of the electrolyte, and a cathode formed on the other side of the electrolyte. Further, within each fuel cell unit cell, there are respectively formed a fuel gas flow passage for supplying a fuel gas to the anode, an oxidizing gas flow passage for supplying an oxidizing gas to the cathode, and a cooling water flow passage for supplying cooling water to the fuel cell unit cell. A fuel gas channel 30 , an oxidation gas channel 40 and a cooling water channel 50 are in the fuel cell stack 10 is formed by connecting the fuel gas flow passage, the oxidizing gas flow passage and the cooling water flow passage of the plurality of fuel cell unit cells in series, respectively. According to the in 1 illustrated embodiment are the volume of the fuel gas passage 30 and the volume of the oxidation gas channel 40 inside the fuel cell stack 10 essentially equal to each other. In the motor vehicle, an occupant compartment (not illustrated) and an accommodation compartment (not illustrated) formed outside the passenger compartment in the vehicle-length direction are formed, and a part or all of the elements of the fuel cell system 1 is housed within the accommodation space.
Ein Brennstoffgaszufuhrpfad 31 ist mit dem Eingang des Brennstoffgaskanals 30 verbunden, und der Brennstoffgaszufuhrpfad 31 ist mit einer Brennstoffgasquelle 32 verbunden, die das Brennstoffgas speichert. Gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Brennstoffgas durch Wasserstoff gebildet und ist die Brennstoffgasquelle 32 durch einen Wasserstofftank gebildet. Ein elektromagnetisches Brennstoffgassteuerungsventil 33, das die Menge von Brennstoffgas, das innerhalb des Brennstoffgaszufuhrpfads 31 strömt, steuert, ist innerhalb des Brennstoffgaszufuhrpfads 31 angeordnet. Demgegenüber ist ein Anodenabgaskanal 34 mit dem Ausgang des Brennstoffgaskanals 30 verbunden. Wenn das Brennstoffgassteuerungsventil 33 geöffnet wird, wird das Brennstoffgas innerhalb der Brennstoffgasquelle 32 in den Brennstoffgaskanal 30 innerhalb des Brennstoffzellenstapels 10 über den Brennstoffgaszufuhrpfad 31 zugeführt. Dabei strömt das Gas, das aus dem Brennstoffgaskanal 30 herausströmt, d.h. das Anodenabgas, in den Anodenabgaskanal 34. Weiterhin sind elektromagnetische Brennstoffgasabdichtungsventile 35a und 35b die in dem Brennstoffgaszufuhrpfad 31 benachbart zu dem Eingang des Brennstoffgaskanals 30 und in den Anodenabgaskanal 34 benachbart zu dem Ausgang des Brennstoffgaskanals 30 jeweils angeordnet. Normalerweise sind die Brennstoffgasabdichtungsventile von 35a und 35b offen. A fuel gas supply path 31 is with the input of the fuel gas channel 30 connected, and the fuel gas supply path 31 is with a fuel gas source 32 connected, which stores the fuel gas. According to the embodiment of the present invention, the fuel gas is hydrogen and is the fuel gas source 32 formed by a hydrogen tank. An electromagnetic fuel gas control valve 33 that is the amount of fuel gas that is within the fuel gas supply path 31 flows, controls, is within the fuel gas supply path 31 arranged. In contrast, an anode exhaust gas channel 34 with the output of the fuel gas channel 30 connected. When the fuel gas control valve 33 is opened, the fuel gas within the fuel gas source 32 in the fuel gas channel 30 inside the fuel cell stack 10 over the fuel gas supply path 31 fed. At the same time, the gas that flows out of the fuel gas channel flows 30 flows out, ie the anode exhaust gas, in the anode exhaust gas passage 34 , Furthermore, electromagnetic fuel gas sealing valves 35a and 35b in the fuel gas supply path 31 adjacent to the entrance of the fuel gas passage 30 and into the anode exhaust passage 34 adjacent to the exit of the fuel gas passage 30 each arranged. Normally the fuel gas seal valves are from 35a and 35b open.
Ein Oxidationsgaszufuhrpfad 41 ist verbunden, und der Oxidationsgaszufuhrpfad 41 ist mit einer Oxidationsgasquelle 42 verbunden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Oxidationsgas durch Luft gebildet und ist die Oxidationsgasquelle 42 durch die Atmosphäre gebildet. Eine Oxidationsgaszufuhreinrichtung oder einen Verdichter 43, der ein Oxidationsgas verdichtet und sendet, ist innerhalb des Oxidationsgaszufuhrpfads 41 angeordnet. Demgegenüber ist ein Kathodenabgaskanal 44 mit dem Ausgang des Oxidationsgaskanals 40 verbunden. Wenn der Verdichter 43 angetrieben wird, wird das Oxidationsgas innerhalb der Oxidationsgasquelle 42 in den Oxidationsgaskanal 40 innerhalb des Brennstoffzellenstapels 10 über den Oxidationsgaszufuhrpfad 41 zugeführt. Dabei strömt das aus dem Oxidationsgaskanal 40 herausströmende Gas, d.h. das Kathodenabgas, in den Kathodenabgaskanal 44. Ein elektromagnetisches Kathodenabgassteuerungsventil 45, das die Menge des innerhalb des Kathodenabgaskanals 44 strömenden Kathodenabgases steuert, ist innerhalb des Kathodenabgaskanals 44 angeordnet. Weiterhin sind der Oxidationsgaskanal 40, der stromabwärts von dem Verdichter 43 angeordnet ist, und der Kathodenabgaskanal 44, der stromabwärts von dem Kathodenabgassteuerungsventil 45 angeordnet ist, miteinander durch einen Stapelumgehungskanal 46 verbunden, und innerhalb des Stapelumgehungskanals 46 ist ein elektromagnetisches Stapelumgehungssteuerungsventil 47 angeordnet, das die Menge des innerhalb des Stapelumgehungskanals 46 strömenden Oxidationsgases steuert. Wenn das Stapelumgehungssteuerungsventil 47 geöffnet ist, strömt ein Teil oder die Gesamtheit des aus dem Verdichter 43 ausgestoßenen Oxidationsgases in den Kathodenabgaskanal 44 durch den Stapelumgehungskanal 46, d.h. durch Umgehen des Brennstoffzellenstapels 10. Gemäß dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel kann, selbst wenn die Öffnung des Kathodenabgassteuerungsventils 45 die minimale Öffnung ist, eine kleine Menge des Oxidationsgases oder der Luft durch das Kathodenabgassteuerungsventil 45 gelangen. Weiterhin kann eine kleine Menge des Oxidationsgases oder der Luft durch den Verdichter 43 gelangen, wenn der Verdichter 43 nicht in Betrieb ist. An oxidizing gas supply path 41 is connected, and the oxidizing gas supply path 41 is with an oxidizing gas source 42 connected. According to the embodiment of the present invention, the oxidizing gas is formed by air and is the oxidizing gas source 42 formed by the atmosphere. An oxidizing gas supply device or a compressor 43 that compresses and transmits an oxidizing gas is within the oxidizing gas supply path 41 arranged. In contrast, a cathode exhaust duct 44 with the exit of the oxidation gas channel 40 connected. If the compressor 43 is driven, the oxidizing gas is within the source of oxidizing gas 42 into the oxidation gas channel 40 inside the fuel cell stack 10 over the oxidizing gas supply path 41 fed. In the process, this flows out of the oxidation gas channel 40 outgoing gas, ie the cathode exhaust, in the cathode exhaust duct 44 , An electromagnetic cathode exhaust gas control valve 45 that is the amount of inside the cathode exhaust duct 44 flowing cathode exhaust gas is within the cathode exhaust gas channel 44 arranged. Furthermore, the oxidation gas channel 40 which is downstream from the compressor 43 is arranged, and the cathode exhaust duct 44 located downstream of the cathode exhaust control valve 45 is arranged with each other through a stack bypass channel 46 connected, and within the stack bypass channel 46 is an electromagnetic stack bypass control valve 47 arranged that the amount of within the stack bypass channel 46 flowing oxidizing gas controls. When the stack bypass control valve 47 is open, a part or the entirety of the flows out of the compressor 43 ejected oxidant gas into the cathode exhaust gas passage 44 through the stack bypass channel 46 ie by bypassing the fuel cell stack 10 , According to the in 1 illustrated embodiment, even if the opening of the cathode exhaust gas control valve 45 the minimum opening is a small amount of the oxidizing gas or air through the cathode exhaust gas control valve 45 reach. Furthermore, a small amount of the oxidizing gas or air may pass through the compressor 43 arrive when the compressor 43 not in operation.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 ist ein Ende eines Kühlwasserzufuhrpfads 51 mit dem Eingang des Kühlwasserkanals 50 verbunden, und ist mit dem Ausgang des Kühlwasserzufuhrpfads 51 das andere Ende des Kühlwasserzufuhrpfads 51 verbunden. Eine Kühlwasserpumpe 52, die Kühlwasser verdichtet und sendet, und ein Radiator 53 sind innerhalb des Kühlwasserzufuhrpfads 51 angeordnet. Wenn die Kühlwasserpumpe 52 angetrieben wird, strömt das aus der Kühlwasserpumpe 52 ausgestoßene Kühlwasser in den Kühlwasserkanal 50 innerhalb des Brennstoffzellenstapels 10 über den Kühlwasserzufuhrpfad 51 und strömt dann in den Kühlwasserzufuhrpfad 51 durch den Kühlwasserkanal 50 und kehrt zu der Kühlwasserpumpe 52 zurück. With further reference to 1 is one end of a cooling water supply path 51 with the entrance of the cooling water channel 50 connected, and is connected to the output of the cooling water supply path 51 the other end of the cooling water supply path 51 connected. A cooling water pump 52 , which compresses and sends cooling water, and a radiator 53 are inside the cooling water supply path 51 arranged. When the cooling water pump 52 is driven, that flows out of the cooling water pump 52 ejected cooling water into the cooling water channel 50 inside the fuel cell stack 10 over the cooling water supply path 51 and then flows into the cooling water supply path 51 through the cooling water channel 50 and returns to the cooling water pump 52 back.
Die Anode und die Kathode der Brennstoffzelleneinheitszelle sind jeweils elektrisch in Reihe geschaltet, und bilden Elektroden des Brennstoffzellenstapels 10. Beide Elektroden des Brennstoffzellenstapels 10 sind elektrisch mit einem Hochsetzsteller 60 zum Hochsetzen der Spannung aus dem Brennstoffzellenstapel 10 verbunden, der Hochsetzsteller 60 ist elektrisch mit einem Wechselrichter 61 zum Umwandeln des Gleichstroms aus dem Hochsetzsteller 60 in Wechselstrom verbunden, und der Wechselrichter 61 ist elektrisch mit einem Motorgenerator 62 verbunden. Weiterhin ist eine Entladeschaltung 80 elektrisch mit beiden Elektroden des Brennstoffzellenstapels 10 verbunden. Die Entladeschaltung 80 wird durch eine Entladesteuerungsschaltung 90 gesteuert. The anode and the cathode of the fuel cell unit cell are each electrically connected in series, and form electrodes of the fuel cell stack 10 , Both electrodes of the fuel cell stack 10 are electric with a boost converter 60 to boost the voltage from the fuel cell stack 10 connected, the boost converter 60 is electric with an inverter 61 for converting the direct current from the boost converter 60 connected to AC, and the inverter 61 is electric with a motor generator 62 connected. Furthermore, a discharge circuit 80 electrically with both electrodes of the fuel cell stack 10 connected. The discharge circuit 80 is by a discharge control circuit 90 controlled.
Weiterhin weist gemäß 1 das Brennstoffzellensystem 1 eine Systemsteuerungsschaltung 70 auf. Die Systemsteuerungsschaltung 70 ist ein digitaler Computer und weist einen ROM (Nurlesespeicher) 72, ein RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 73, eine CPU (Mikroprozessor) 74, einen Eingangsanschluss 75 und einen Ausgangsanschluss 76 auf, die miteinander durch einen bidirektionalen Bus 71 verbunden sind. Ein Beschleunigungssensor 64, der eine Beschleunigung eines Fahrzeugs erfasst, ist an dem Motorfahrzeug angebracht. Die Ausgangsspannung des vorstehend beschriebenen Beschleunigungssensors wird dem Eingangsanschluss 75 über einen entsprechenden AD-Wandler 77 zugeführt. Demgegenüber ist der Ausgangsanschluss 76 elektrisch mit dem Brennstoffgassteuerungsventil 33, dem Brennstoffgasabdichtungsventilen 35a und 35b, dem Verdichter 43, dem Kathodenabgassteuerungsventil 45, dem Stapelumgehungssteuerungsventil 47, der Kühlwasserpumpe 52, dem Hochsetzsteller 60, dem Wechselrichter 61 und dem Motorgenerator 62 über eine entsprechende Antriebsschaltung 78 verbunden. Weiterhin weist die Leistungsquelle der Systemsteuerungsschaltung 70 eine andere Leistungsquelle 79 auf, die sich von dem Brennstoffzellenstapels 10 unterscheidet. Furthermore, according to 1 the fuel cell system 1 a system control circuit 70 on. The system control circuit 70 is a digital computer and has a ROM (read-only memory) 72 , a RAM (Random Access Memory) 73 , a CPU (microprocessor) 74 , an input terminal 75 and an output terminal 76 on top of each other through a bidirectional bus 71 are connected. An acceleration sensor 64 that detects an acceleration of a vehicle is attached to the motor vehicle. The output voltage of the above-described acceleration sensor becomes the input terminal 75 via a corresponding AD converter 77 fed. In contrast, the output terminal 76 electrically with the fuel gas control valve 33 , the fuel gas seal valves 35a and 35b , the compressor 43 , the cathode exhaust gas control valve 45 , the stack bypass control valve 47 , the cooling water pump 52 , the boost converter 60 , the inverter 61 and the motor generator 62 via a corresponding drive circuit 78 connected. Furthermore, the power source has the system control circuit 70 another source of power 79 up, extending from the fuel cell stack 10 different.
Wenn in dem Brennstoffzellenstapel 10 Leistung erzeugt werden muss, wird das Brennstoffgassteuerungsventil 33 geöffnet und wird das Brennstoffgas dem Brennstoffzellenstapel 10 zugeführt. Weiterhin wird der Verdichter 43 angetrieben und wird das Oxidationsgas aus dem Verdichter 43 dem Brennstoffzellenstapel 10 zugeführt. Dann tritt eine elektrochemische Reaktion zwischen dem Brennstoffgas und dem Oxidationsgas in der Brennstoffzelleneinheitszelle auf und wird Leistung erzeugt. Die erzeugte Leistung wird zu dem Motorgenerator 62 übertragen. Dann wird der Motorgenerator 62 als ein Elektromotor zum Antrieb eines Fahrzeugs betrieben, und wird das Fahrzeug angetrieben. When in the fuel cell stack 10 Power must be generated, the fuel gas control valve 33 opens and the fuel gas is the fuel cell stack 10 fed. Furthermore, the compressor 43 driven and the oxidizing gas from the compressor 43 the fuel cell stack 10 fed. Then, an electrochemical reaction occurs between the fuel gas and the oxidizing gas in the fuel cell unit cell, and power is generated. The generated power becomes the motor generator 62 transfer. Then the engine generator 62 as a Electric motor operated to drive a vehicle, and the vehicle is driven.
Gemäß dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird eine Fahrzeugkollision wie nachstehend beschrieben erfasst. Wenn die Beschleunigung des Fahrzeugs, die durch den Beschleunigungssensor 64 erfasst wird, größer als eine erlaubte obere Grenze ist, wird bestimmt, dass eine Fahrzeugkollision aufgetreten ist, und wenn die Fahrzeugbeschleunigung gleich wie oder kleiner als die erlaubte obere Grenze ist, wird bestimmt, dass keine Fahrzeugkollision aufgetreten ist. Wenn eine Fahrzeugkollision erfasst wird, wird ein Kollisionssignal zu der Entladesteuerungsschaltung 90 ausgegeben. Wenn einmal ein Kollisionssignal ausgegeben wird, hält die Ausgabe des Kollisionssignals an. Wenn demgegenüber keine Fahrzeugkollision erfasst wird, wird kein Kollisionssignal ausgegeben. Auf diese Weise bilden der Beschleunigungssensor 64 und die Systemsteuerungsschaltung 70 eine Kollisionserfassungseinrichtung, die eine Fahrzeugkollision erfasst und ein Kollisionssignal ausgibt. According to the in 1 illustrated embodiment, a vehicle collision is detected as described below. When the acceleration of the vehicle caused by the accelerometer 64 is detected greater than a permitted upper limit, it is determined that a vehicle collision has occurred, and when the vehicle acceleration is equal to or less than the allowable upper limit, it is determined that no vehicle collision has occurred. When a vehicle collision is detected, a collision signal becomes the discharge control circuit 90 output. Once a collision signal is output, the output of the collision signal stops. On the other hand, when no vehicle collision is detected, no collision signal is output. In this way, the acceleration sensor form 64 and the system control circuit 70 a collision detection device that detects a vehicle collision and outputs a collision signal.
2 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zu Durchführung der Erfassung einer Fahrzeugkollision veranschaulicht, die vorstehend beschrieben worden ist. Der in 2 veranschaulichte Verarbeitungsablauf wird durch einen Interrupt durchgeführt, dessen Auftreten jeweils zu einer eingestellten Zeit bewirkt wird, die vorab in der Systemsteuerungsschaltung 70 bestimmt ist. 2 FIG. 12 is a flowchart illustrating a processing procedure for performing detection of a vehicle collision described above. FIG. The in 2 The illustrated processing flow is performed by an interrupt which is caused to occur each time at a set time in advance in the system control circuit 70 is determined.
Zunächst bestimmt die Systemsteuerungsschaltung 70, ob ein Kollisionssignal ausgegeben worden ist oder nicht (S100). Wenn kein Kollisionssignal ausgegeben worden ist, bestimmt die Systemsteuerungsschaltung 70, ob eine Beschleunigung ACC des Fahrzeugs gleich wie kleiner als eine erlaubte obere Grenze LMT ist oder nicht (S101). Falls ACC ≤ LMT erfüllt ist, wird der Zustand, in dem kein Kollisionssignal ausgegeben wird, fortgesetzt (S102). Wenn ACC > LMT erfüllt ist, gibt die Systemsteuerungsschaltung 70 ein Kollisionssignal aus (S103). Weiterhin setzt, wenn in S100 bestimmt wird, dass ein Kollisionssignal ausgegeben worden ist, die Systemsteuerungsschaltung 70 die Ausgabe des Kollisionssignals fort (S104). First, the system control circuit determines 70 Whether a collision signal has been issued or not (S100). If no collision signal has been output, the system control circuit determines 70 Whether or not an acceleration ACC of the vehicle is equal to or less than a permitted upper limit LMT (S101). If ACC ≦ LMT is satisfied, the state in which no collision signal is output is continued (S102). When ACC> LMT is satisfied, the system control circuit issues 70 a collision signal (S103). Further, when it is determined in S100 that a collision signal has been output, the system control circuit sets 70 the output of the collision signal (S104).
3 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zur Durchführung einer Steuerung während einer Kollision gemäß dem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Der in 3 veranschaulichte Verarbeitungsablauf wird durch einen Interrupt durchgeführt, dessen Auftreten zu jeweils einer eingestellten Zeit bewirkt wird, die vorab in der Systemsteuerungsschaltung 70 bestimmt ist. 3 FIG. 12 is a flowchart illustrating a processing flow for performing control during a collision according to the embodiment. FIG. The in 3 The processing flow illustrated is performed by an interrupt which is caused to occur every one set time in advance in the system control circuit 70 is determined.
Zunächst bestimmt die Systemsteuerungsschaltung 70, ob ein Kollisionssignal ausgegeben worden ist oder nicht (S200). Wenn kein Kollisionssignal ausgegeben worden ist, wird der Verarbeitungszyklus beendet. Wenn ein Kollisionssignal ausgegeben worden ist, stoppt die Systemsteuerungsschaltung 70 den Motorgenerator 62 (S201) und schließt die Brennstoffgasabdichtungsventile 35a und 35b (S202). Die Zufuhr des Brennstoffgases zu dem Brennstoffzellenstapel 10 wird gestoppt und es wird verhindert, dass das Brennstoffgas aus dem Brennstoffzellenstapel 10 herausströmt, indem die Brennstoffgasabdichtungsventile 35a und 35b geschlossen werden. Danach stoppt die Systemsteuerungsschaltung 70 den Verdichter 43 (S203), stellt die Öffnung des Kathodenabgassteuerungsventils 45 auf die minimale Öffnung (S204) ein und schließt das Stapelumgehungssteuerungsventil 47 (S205). Die Zufuhr des Oxidationsgases zu dem Brennstoffzellenstapel 10 wird gestoppt und es wird verhindert, dass das Oxidationsgas aus dem Brennstoffzellenstapel 10 herausströmt, indem der Verdichter 43 gestoppt wird, die Öffnung des Kathodenabgassteuerungsventils 45 auf die minimale Öffnung eingestellt wird und das Stapelumgehungssteuerungsventil 47 geschlossen wird. Dann stoppt die Systemsteuerungsschaltung 70 die Kühlwasserpumpe 52 (S206). Dann wird die Erzeugung von Leistung in dem Brennstoffzellenstapel 10 gestoppt. First, the system control circuit determines 70 Whether a collision signal has been issued or not (S200). If no collision signal has been issued, the processing cycle is ended. When a collision signal has been output, the system control circuit stops 70 the motor generator 62 (S201) and closes the fuel gas seal valves 35a and 35b (S202). The supply of the fuel gas to the fuel cell stack 10 is stopped and it prevents the fuel gas from the fuel cell stack 10 flows out by the fuel gas seal valves 35a and 35b getting closed. Thereafter, the system control circuit stops 70 the compressor 43 (S203), represents the opening of the cathode exhaust gas control valve 45 to the minimum opening (S204) and closes the stack bypass control valve 47 (S205). The supply of the oxidizing gas to the fuel cell stack 10 is stopped and it is prevented that the oxidizing gas from the fuel cell stack 10 flows out by the compressor 43 is stopped, the opening of the cathode exhaust gas control valve 45 is set to the minimum opening and the stack bypass control valve 47 is closed. Then the system control circuit stops 70 the cooling water pump 52 (S206). Then, the generation of power in the fuel cell stack becomes 10 stopped.
4 zeigt ein ausführliches Schaltungsblockdiagramm der Entladeschaltung 80 und der Entladesteuerungsschaltung 90. Die Entladeschaltung 80 und die Entladesteuerungsschaltung 90 bilden eine Schnellentladevorrichtung, die Leistung, die in den Brennstoffzellenstapel 10 erzeugt wird, schnell entlädt. 4 shows a detailed circuit block diagram of the discharge circuit 80 and the discharge control circuit 90 , The discharge circuit 80 and the discharge control circuit 90 form a quick-discharger, the power that enters the fuel cell stack 10 is generated, discharges quickly.
Die Entladeschaltung 80 weist erste bis vierte Widerstandselemente 81 bis 84 sowie erste bis dritte Schaltelemente 85 bis 87 auf. Der Widerstandswert der ersten bis vierten Widerstandselemente 81 bis 84 ist zueinander gleich, und gemäß einem Beispiel ist der Widerstandswert der ersten bis vierten Widerstandselemente 81 bis 84 9Ω. In dem in 4 veranschaulichten Beispiel weist jedes der ersten bis dritten Schaltelemente 85 bis 87 einen Bipolartransistor mit isolierten Gate (IGBT) auf. Ein Ende des ersten Widerstandselements 81 ist elektrisch mit der Anode des Brennstoffzellenstapels 10 und mit dem Emitter des zweiten Schaltelements 86 verbunden, und das andere Ende des ersten Widerstandselements 81 ist elektrisch mit einem Ende des zweiten Widerstandselements 82 und mit dem Emitter des dritten Schaltelements 87 verbunden. Das andere Ende des zweiten Widerstandselements 82 ist elektrisch mit dem Kollektor des zweiten Schaltelements 86 und mit dem Emitter des ersten Schaltelements 85 verbunden. Ein Ende des dritten Widerstandselements 83 ist elektrisch mit dem Kollektor des ersten Schaltelements 85 verbunden, und das andere Ende des dritten Widerstandselements 83 ist elektrisch mit einem Ende des vierten Widerstandselements 84 und mit dem Kollektor des dritten Schaltelements 87 verbunden. Das andere Ende des vierten Widerstandselements 84 ist elektrisch mit der Kathode des Brennstoffzellenstapels 10 verbunden. Die Gates der ersten bis dritten Schaltelemente 85 bis 87 sind elektrisch mit einem Ausgangsanschluss 96 der Entladesteuerungsschaltung 90 über eine Antriebsschaltung 98 verbunden. Die Spannungen an beiden Enden des vierten Widerstandselements 84 werden einem Eingangsanschluss 95 der Entladesteuerungsschaltung 90 jeweils zugeführt. Das vierte Widerstandselement 84 legt eine erfasste Spannung in Bezug auf die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 an die Entladesteuerungsschaltung 90 an. Die erfasste Spannung, die die Spannung über beide Enden des vierten Widerstandselements 84 ist, fluktuiert proportional zu Fluktuationen in der Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10, weshalb die Entladesteuerungsschaltung 90 die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 durch Erfassen der erfassten Spannung schätzen kann. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann, obwohl die erfasste Spannung als die Spannung entsprechend der Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 verwendet wird, die die Spannung über beide Enden des vierten Widerstandselements 84 ist, die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 als die entsprechende Spannung verwendet werden. The discharge circuit 80 has first to fourth resistance elements 81 to 84 and first to third switching elements 85 to 87 on. The resistance of the first to fourth resistive elements 81 to 84 are equal to each other and, according to one example, the resistance value of the first to fourth resistive elements 81 to 84 9Ω. In the in 4 illustrated example, each of the first to third switching elements 85 to 87 an insulated gate bipolar transistor (IGBT). An end of the first resistance element 81 is electrically connected to the anode of the fuel cell stack 10 and with the emitter of the second switching element 86 connected, and the other end of the first resistance element 81 is electrically connected to one end of the second resistive element 82 and with the emitter of the third switching element 87 connected. The other end of the second resistor element 82 is electrically connected to the collector of the second switching element 86 and with the emitter of the first switching element 85 connected. One end of the third resistance element 83 is electrically connected to the collector of the first switching element 85 connected, and the other end of the third resistance element 83 is electric with one End of the fourth resistance element 84 and with the collector of the third switching element 87 connected. The other end of the fourth resistance element 84 is electrically connected to the cathode of the fuel cell stack 10 connected. The gates of the first to third switching elements 85 to 87 are electrical with an output terminal 96 the discharge control circuit 90 via a drive circuit 98 connected. The voltages at both ends of the fourth resistance element 84 become an input terminal 95 the discharge control circuit 90 respectively supplied. The fourth resistance element 84 sets a sensed voltage with respect to the output voltage of the fuel cell stack 10 to the discharge control circuit 90 at. The detected voltage, which is the voltage across both ends of the fourth resistance element 84 is fluctuated in proportion to fluctuations in the output voltage of the fuel cell stack 10 why the discharge control circuit 90 the output voltage of the fuel cell stack 10 by estimating the detected voltage. According to the present embodiment, although the detected voltage as the voltage corresponding to the output voltage of the fuel cell stack 10 is used, which is the voltage across both ends of the fourth resistor element 84 is the output voltage of the fuel cell stack 10 be used as the appropriate voltage.
In der Entladeschaltung 80 wird ein Entladepfad gebildet, durch die Leistung, die in den Brennstoffzellenstapel 10 erzeugt wird, über die ersten bis dritten Widerstandselemente 81 bis 83 durch Steuern der ersten bis dritten Schaltelemente 85 bis 87 entsprechend dem Steuerungssignal aus der Entladesteuerungsschaltung 90 entladen wird. In the discharge circuit 80 A discharge path is formed by the power flowing into the fuel cell stack 10 is generated over the first to third resistance elements 81 to 83 by controlling the first to third switching elements 85 to 87 in accordance with the control signal from the discharge control circuit 90 unloaded.
5A bis 5C zeigen Schaltungsblockdiagramme, die Verbindungszustände der Entladeschaltung 80 veranschaulichen. 5A zeigt ein Diagramm, dass ein Verbindungszustand vor Ausgabe des Kollisionssignals veranschaulicht, 5B zeigt ein Diagramm, das einen ersten Verbindungszustand nach Eingabe des Kollisionssignals veranschaulicht, und 5C zeigt ein Diagramm, das einen zweiten Verbindungszustand nach Eingabe des Kollisionssignals veranschaulicht. 5A to 5C 12 show circuit block diagrams, the connection states of the discharge circuit 80 illustrate. 5A FIG. 12 is a diagram illustrating a connection state before output of the collision signal; FIG. 5B shows a diagram illustrating a first connection state after input of the collision signal, and 5C shows a diagram illustrating a second connection state after input of the collision signal.
Bevor das Kollisionssignal der Entladesteuerungsschaltung 90 zugeführt wird, sind alle der ersten bis dritten Schaltelementen von 80 bis 87 in dem AUS-Zustand, weshalb in der Entladeschaltung 80 der Entladepfad, durch den Leistung, die in dem Brennstoffzellenstapel 10 erzeugt wird, entladen wird, nicht gebildet ist. Wenn das Kollisionssignal eingegeben wird, schaltet die Entladesteuerungsschaltung 90 das erste Schaltelement 85 ein. Wenn das erste Schaltelement 85 eingeschaltet ist, werden die ersten bis dritten Widerstandselemente 81 bis 83 in Reihe geschaltet, und bildet die Entladeschaltung 80 einen ersten Entladepfad. Wenn jeder Widerstandswert der ersten bis dritten Widerstandselemente 81 bis 83 als R genommen wird, wird der kombinierte Widerstandswert des ersten Entladepfads 3R sein. Wenn die erfasste Spannung, die von dem vierten Widerstandselement 84 zugeführt wird, kleiner als eine vorbestimmte Schwellwertspannung ist, schaltet die Entladesteuerungsschaltung 90 das zweite Schaltelement 86 und das dritte Schaltelement 87 zusätzlich zu dem ersten Schaltelement 85 ein. Wenn alle der ersten bis dritten Schaltelemente von 85 bis 87 eingeschaltet sind, sind die ersten bis dritten Widerstandselemente 81 bis 83 parallel geschaltet, und bildet die Entladeschaltung 80 einen zweiten Entladepfad. Wenn jeder Widerstandswert der ersten bis dritten Widerstandselemente 81 als R genommen wird, wird der kombinierte Widerstandswert des zweiten Entladepfads (1/3) R sein. Der kombinierte Widerstandswert des in 5B veranschaulichten ersten Entladepfads ist 3R, und der kombinierte Widerstandswert des in 5C veranschaulichten zweiten Entladepfads ist (1/3) R, deshalb der kombinierte Widerstandswert des zweiten Entladepfads 1/9 des kombinierten Widerstandswert des ersten Entladepfads ist. Die Entladesteuerungsschaltung 90 steuert die ersten bis dritten Schaltelemente 85 bis 87 derart, dass der kombinierte Widerstandswert des Entladepfads erhöht wird, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 vergleichsweise hoch ist, und dass der kombinierte Widerstandswert des Entladepfads reduziert wird, wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 vergleichsweise niedrig ist. Before the collision signal of the discharge control circuit 90 are supplied, all of the first to third switching elements of 80 to 87 in the OFF state, which is why in the discharge circuit 80 the discharge path, by the power in the fuel cell stack 10 is generated, unloaded, is not formed. When the collision signal is input, the discharge control circuit switches 90 the first switching element 85 one. When the first switching element 85 is turned on, the first to third resistance elements 81 to 83 connected in series, and forms the discharge circuit 80 a first discharge path. When each resistance value of the first to third resistance elements 81 to 83 when R is taken, the combined resistance of the first discharge path will be 3R. When the detected voltage, that of the fourth resistive element 84 is less than a predetermined threshold voltage, the discharge control circuit switches 90 the second switching element 86 and the third switching element 87 in addition to the first switching element 85 one. When all of the first to third switching elements of 85 to 87 are turned on, are the first to third resistance elements 81 to 83 connected in parallel, and forms the discharge circuit 80 a second discharge path. When each resistance value of the first to third resistance elements 81 when R is taken, the combined resistance value of the second discharge path will be (1/3) R. The combined resistance of the in 5B The first discharge path illustrated is 3R, and the combined resistance value of the in 5C (1/3) R, therefore the combined resistance of the second discharge path is 1/9 of the combined resistance of the first discharge path. The discharge control circuit 90 controls the first to third switching elements 85 to 87 such that the combined resistance of the discharge path is increased when the voltage of the fuel cell stack 10 is comparatively high, and that the combined resistance of the discharge path is reduced when the voltage of the fuel cell stack 10 is relatively low.
Die Entladesteuerungsschaltung 90 ist ein digitaler Computer und weist ein ROM (Nur-Lese-Speicher) 92, ein RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 93, eine Steuerungseinheit 94, den Eingangsanschluss 95 und den Ausgangsanschluss 96 auf, die miteinander über einen bidirektionalen Bus 91 verbunden sind. Die Steuerungseinheit 94 steuert umfassend den allgemeinen Betrieb der Entladesteuerungsschaltung 90 und ist beispielsweise seine CPU (Mikroprozessor). Die Steuerungseinheit 94 steuert das Ein- und Aus-Schalten der ersten bis dritten Schaltelemente 85 bis 87 durch Ausführung jedes Teils der Verarbeitung in einer geeigneten Prozedur entsprechend Programmen usw., die in dem ROM 92 gespeichert sind. Die Steuerungseinheit 94 führt die Verarbeitung auf der Grundlage der in dem ROM 92 gespeicherten Programme durch. Der Eingangsanschluss 95 der Entladesteuerungsschaltung 90 ist elektrisch mit dem Ausgangsanschluss 76 der Systemsteuerungsschaltung 70 verbunden, und der Ausgangsanschluss 96 der Entladesteuerungsschaltung 90 ist elektrisch mit dem Eingangsanschluss 75 der Systemsteuerungsschaltung 70 verbunden. Anders ausgedrückt können die Systemsteuerungsschaltung 70 und die Entladesteuerungsschaltung 90 miteinander kommunizieren. Weiterhin werden die Spannungen an beiden Enden des vierten Widerstandselements 84 den Eingangsanschlüssen 95 der Entladesteuerungsschaltung 90 zugeführt. The discharge control circuit 90 is a digital computer and has a ROM (read-only memory) 92 , a RAM (Random Access Memory) 93 , a control unit 94 , the input terminal 95 and the output terminal 96 on top of each other via a bidirectional bus 91 are connected. The control unit 94 comprehensively controls the general operation of the discharge control circuit 90 and is, for example, its CPU (microprocessor). The control unit 94 controls the switching on and off of the first to third switching elements 85 to 87 by executing each part of the processing in an appropriate procedure corresponding to programs etc. stored in the ROM 92 are stored. The control unit 94 performs the processing based on the in the ROM 92 stored programs. The input connection 95 the discharge control circuit 90 is electrical to the output terminal 76 the system control circuit 70 connected, and the output terminal 96 the discharge control circuit 90 is electrical to the input terminal 75 the system control circuit 70 connected. In other words, the system control circuit 70 and the discharge control circuit 90 communicate with each other. Furthermore, the Voltages at both ends of the fourth resistive element 84 the input terminals 95 the discharge control circuit 90 fed.
In dem in 4 veranschaulichten Beispiel weist die Leistungsquelle der Entladesteuerungsschaltung 90 den Brennstoffzellenstapel 10 auf. Anders ausgedrückt ist die Entladesteuerungsschaltung 90 elektrisch beispielsweise mit der Kathode des Brennstoffzellenstapels 10 stets über ein Widerstandselement verbunden. In diesem Fall wird die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 herunter auf die Antriebsspannung der Entladesteuerungsschaltung 90 durch ein Widerstandselement 99 reduziert und wird dann zu der Entladesteuerungsschaltung 90 übertragen. Die Antriebsspannung der Entladesteuerungsschaltung 90 ist beispielsweise 24 V. In the in 4 illustrated example, the power source of the discharge control circuit 90 the fuel cell stack 10 on. In other words, the discharge control circuit 90 electrically, for example, with the cathode of the fuel cell stack 10 always connected via a resistor element. In this case, the output voltage of the fuel cell stack 10 down to the drive voltage of the discharge control circuit 90 through a resistance element 99 reduces and then becomes the discharge control circuit 90 transfer. The drive voltage of the discharge control circuit 90 is for example 24 V.
Die Steuerungseinheit 94 weist eine Entladestarteinheit 941, eine Spannungserfassungseinheit 942, eine Pfadschalteinheit 943 und eine Entladestoppeinheit 944 auf. Die Entladestoppeinheit 944 weist eine Zeitgebereinheit 945, eine Zeitbestimmungseinheit 946 und eine Stoppanweisungseinheit 947 auf. Jede dieser Einheiten, die durch die Steuerungseinheit 94 gesteuert werden, ist ein Funktionsmodul, das durch ein Programm umgesetzt ist, das auf dem durch die Steuerungseinheit 94 gesteuerten Prozessor ausgeführt wird. Alternativ dazu können jede dieser durch die Steuerungseinheit 94 gesteuerten Einheiten in der Entladesteuerungseinheit 69 als eine unabhängige integrierte Schaltung, einen Mikroprozessor oder Firmware umgesetzt sein. The control unit 94 has a discharge start unit 941 a voltage detection unit 942 , a path switching unit 943 and a discharge stop unit 944 on. The discharge stop unit 944 has a timer unit 945 , a time determination unit 946 and a stop instruction unit 947 on. Each of these units, by the control unit 94 Controlled is a functional module that is implemented by a program that is executed by the control unit 94 controlled processor is executed. Alternatively, each of these may be controlled by the control unit 94 controlled units in the discharge control unit 69 be implemented as an independent integrated circuit, a microprocessor or firmware.
6 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf der Verarbeitung zum Bilden eines Entladepfads in der Entladeschaltung 80 veranschaulicht. 6 FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure of the processing for forming a discharge path in the discharge circuit. FIG 80 illustrated.
Zunächst bestimmt die Entladestarteinheit 941, ob ein Kollisionssignal eingegeben worden ist oder nicht (S300). Wenn bestimmt wird, dass ein Kollisionssignal nicht eingegeben worden ist, kehrt die Verarbeitung zu S300 zurück, und wenn bestimmt wird, dass ein Kollisionssignal eingegeben worden ist, geht die Verarbeitung zu S301 über. Wenn die Verarbeitung zu S301 übergeht, schaltet die Entladestarteinheit 941 das erste Schaltelement 85 ein und bildet den ersten Entladepfad, in dem die ersten bis dritten Widerstandselemente 81 bis 83 in Reihe geschaltet sind, wie es in 5B veranschaulicht ist. Danach startet die Zeitgebereinheit 945 ein Messen der Zeit (S302). Danach bestimmt die Zeitbestimmungseinheit 946, ob eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, nachdem das erste Schaltelement 85 eingeschaltet worden ist und der erste Entladepfad gebildet wurde (S303). Gemäß einem Beispiel ist die vorbestimmte Zeit eine Sekunde. Wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeit nach Bilden des ersten Entladepfads verstrichen ist, geht die Verarbeitung zu S306 über, und wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeit nach Bilden des ersten Entladepfads nicht verstrichen ist, geht die Verarbeitung zu S304 über. Wenn die Verarbeitung zu S304 übergeht, bestimmt die Pfadschalteinheit 943, ob die erfasste Spannung, die die Spannung über beide Enden des vierten Widerstandselements 84 ist, die durch die Spannungserfassungseinheit 924 erfasst wird, gleich wie oder kleiner als eine vorbestimmte Spannung ist. Gemäß einem Beispiel ist die vorbestimmte Spannung die Spannung entsprechend der erfassten Spannung, wenn die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 300 V ist. Wenn bestimmt wird, dass die erfasste Spannung nicht gleich wie oder kleiner als die vorbestimmte Spannung ist, geht die Verarbeitung zu S304 zurück, und wenn bestimmt wird, dass die erfasste Spannung gleich wie oder kleiner als die vorbestimmte Spannung ist, geht die Verarbeitung zu S305 über. Wenn die Verarbeitung zu S305 übergeht, schaltet die Pfadschalteinheit 943 das zweite Schaltelement 86 und das dritte Schaltelement 87 ein und bildet den zweiten Entladepfad, in dem die ersten bis dritten Widerstandselemente 81 bis 83 parallel geschaltet sind, wie es in 5C gezeigt ist. Das Entladen durch den ersten Entladepfad wird auf das Entladen durch den zweiten Entladepfad dadurch umgeschaltet, dass die Pfadschalteinheit 943 den zweiten Entladepfad während des Entladens durch den ersten Entladepfad bildet. Dann, wenn die Spannung zwischen der Anode und der Kathode des Brennstoffzellenstapels 10, d.h. die Ausgangsspannung, sich herunter auf die Spannung entsprechend einer vorbestimmten Steuerungsspannung verringert, wird die Verarbeitung beendet. First, the discharge start unit determines 941 Whether a collision signal has been input or not (S300). When it is determined that a collision signal has not been input, the processing returns to S300, and when it is determined that a collision signal has been input, the processing proceeds to S301. When the processing shifts to S301, the discharge start unit switches 941 the first switching element 85 and forms the first discharge path, in which the first to third resistance elements 81 to 83 are connected in series, as is in 5B is illustrated. Then the timer unit starts 945 measuring the time (S302). Thereafter, the time determination unit determines 946 whether a predetermined time has elapsed after the first switching element 85 has been turned on and the first discharge path has been formed (S303). According to one example, the predetermined time is one second. When it is determined that the predetermined time has elapsed after forming the first discharge path, the processing proceeds to S306, and when it is determined that the predetermined time has not elapsed after forming the first discharge path, the processing proceeds to S304. When the processing shifts to S304, the path switching unit determines 943 whether the detected voltage is the voltage across both ends of the fourth resistance element 84 that is through the voltage detection unit 924 is detected, equal to or less than a predetermined voltage. According to one example, the predetermined voltage is the voltage corresponding to the detected voltage when the output voltage of the fuel cell stack 10 300V is. When it is determined that the detected voltage is not equal to or less than the predetermined voltage, the processing returns to S304, and when it is determined that the detected voltage is equal to or smaller than the predetermined voltage, the processing goes to S305 above. When the processing shifts to S305, the path switching unit switches 943 the second switching element 86 and the third switching element 87 and forms the second discharge path, in which the first to third resistor elements 81 to 83 are connected in parallel, as is in 5C is shown. The discharging by the first discharging path is switched to the discharging by the second discharging path by the path switching unit 943 forms the second discharge path during discharge through the first discharge path. Then, when the voltage between the anode and the cathode of the fuel cell stack 10 That is, the output voltage decreases down to the voltage corresponding to a predetermined control voltage, the processing is ended.
Wenn in S303 bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeit nach Bilden des ersten Entladepfads verstrichen ist, schaltet die Stoppanweisungseinheit 947 das erste Schaltelement 85 aus (S306). Danach gibt die Stoppanweisungseinheit 947 ein Entladeanomalitätssignal, das angibt, dass die Entladeverarbeitung nicht normal durchgeführt worden ist, zu der Systemsteuerungsschaltung 70 aus (S307). When it is determined in S303 that the predetermined time has elapsed after the first discharge path has been formed, the stop instruction unit switches 947 the first switching element 85 off (S306). Thereafter, the stop instruction unit indicates 947 a discharge abnormality signal indicating that the discharge processing has not been normally performed to the system control circuit 70 off (S307).
Die Entladesteuerungsschaltung 90 bestimmt durch die Bestimmungsverarbeitung in S303 und S304, ob die Verringerungsgröße in der erfassten Spannung pro vorbestimmter Zeit größer als eine Schwellwertverringerungsgröße ist. Wenn die Verringerungsgröße in der erfassten Spannung pro vorbestimmter Zeit kleiner als die Schwellwertverringerungsgröße ist, gibt die Entladesteuerungsschaltung 90 ein Entladeanomalitätssignal nach Ausschalten des ersten Schaltelements 85 aus, um den ersten Entladepfad abzuschalten. Beispielsweise können die Brennstoffgasabdichtungsventile 35a und 35b und das Stapelumgehungssteuerungsventil 47 nicht geschlossen werden, kann die Zufuhr des Brennstoffgases und des Oxidationsgases zu dem Brennstoffzellenstapel 10 fortgesetzt werden, und kann der Brennstoffzellenstapel 10 weiterhin Leistung erzeugen, selbst wenn ein Kollisionssignal eingegeben worden ist. Wenn der Brennstoffzellenstapel 10 weiterhin Leistung nach Eingabe des Kollisionssignals erzeugt, verringert sich die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 nicht schnell, und können die ersten bis dritten Widerstandselemente 81 bis 83, die den ersten Entladepfad bilden, erhitzt oder durchgebrannt werden. Aus diesem Grund verhindert die Entladesteuerungsschaltung 90 ein Durchbrennen des ersten Widerstandselements 81, indem das erste Schaltelement 85 ausgeschaltet wird. Weiterhin ermöglicht die Entladesteuerungsschaltung 90, dass einem Bediener, der sich mit dem kollidierten Fahrzeug beschäftigt, mitgeteilt wird, dass die Entladeverarbeitung des Brennstoffzellenstapels 10 nicht normal durchgeführt worden ist, indem ein Entladeanomalitätssignal ausgegeben wird. The discharge control circuit 90 determines by the determination processing in S303 and S304 whether the reduction amount in the detected voltage per predetermined time is larger than a threshold reduction amount. When the reduction amount in the detected voltage per predetermined time is smaller than the threshold reduction amount, the discharge control circuit outputs 90 a discharge abnormality signal after turning off the first switching element 85 to turn off the first discharge path. For example, the fuel gas seal valves 35a and 35b and the stack bypass control valve 47 can not be closed, the supply of the fuel gas and the oxidizing gas to the fuel cell stack 10 be continued, and can the fuel cell stack 10 continue to generate power even if a collision signal has been input. When the fuel cell stack 10 continues to produce power after input of the collision signal, the output voltage of the fuel cell stack is reduced 10 not fast, and can be the first to third resistance elements 81 to 83 that form the first discharge path, are heated or blown. For this reason, the discharge control circuit prevents 90 a burnout of the first resistive element 81 by the first switching element 85 is turned off. Furthermore, the discharge control circuit enables 90 in that an operator who deals with the collided vehicle is informed that the discharging processing of the fuel cell stack 10 has not been normally performed by outputting a discharge abnormality signal.
7 zeigt ein Diagramm, das eine Änderung im Verlaufe der Zeit in der Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 in der in 6 veranschaulichten Entladeverarbeitung veranschaulicht. In 7 repräsentiert die horizontale Achse die verstrichene Zeit nach Starten der Entladeverarbeitung, und repräsentiert die vertikale Achse die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10. Weiterhin gibt in 7 der Zeitpunkt, der durch den Pfeil A angegeben ist, den Zeitpunkt an, zu dem das erste Schaltelement 85 einschaltet und die Entladeverarbeitung startet, und gibt der durch den Pfeil B angegebene Zeitpunkt den Zeitpunkt an, zu dem weiterhin das zweite Schaltelement 86 und das dritte Schaltelement 87 einschalten. 7 shows a diagram showing a change over time in the output voltage of the fuel cell stack 10 in the in 6 illustrated unloading illustrated. In 7 For example, the horizontal axis represents the elapsed time after the start of the discharge processing, and the vertical axis represents the output voltage of the fuel cell stack 10 , Continue to exist in 7 the time indicated by the arrow A, the time at which the first switching element 85 turns on and the unloading processing starts, and indicates the time indicated by the arrow B the time, in addition to the second switching element 86 and the third switching element 87 turn on.
Zu dem Zeitpunkt des Pfeils A schaltet, wenn ein Kollisionssignal eingegeben wird, die Entladestarteinheit 941 das erste Schaltelement 85 ein und bildet den ersten Entladepfad, in dem die ersten des dritten Widerstandselemente 81 bis 83 in Reihe geschaltet sind, wie es in 5B veranschaulicht ist. In dem in 7 veranschaulichten Beispiel ist die Spannung vor Eingabe des Kollisionssignals etwa 370 V. Danach schaltet, wenn bestimmt wird, dass die erfasste Spannung gleich wie oder kleiner als eine vorbestimmte Spannung zu dem Zeitpunkt des Falls B ist, die Pfadschalteinheit 943 das zweite Schaltelement 86 und das dritte Schaltelemente 87 ein und bildet den zweiten Entladepfad, der in 5C veranschaulicht ist. In dem in 7 veranschaulichten Beispiel ist die Spannung, bei der das zweite Schaltelement 86 und das dritte Schaltelement 87 eingeschaltet werden, 300 V. At the time of the arrow A, when a collision signal is input, the discharge start unit is turned on 941 the first switching element 85 and forms the first discharge path, in which the first of the third resistance elements 81 to 83 are connected in series, as is in 5B is illustrated. In the in 7 For example, the voltage before input of the collision signal is about 370V. Then, when it is determined that the detected voltage is equal to or smaller than a predetermined voltage at the time of case B, the path switching unit 943 the second switching element 86 and the third switching elements 87 and forms the second discharge path, which in 5C is illustrated. In the in 7 illustrated example is the voltage at which the second switching element 86 and the third switching element 87 be turned on, 300 V.
Die Entladesteuerungsschaltung 90 unterdrückt den Betrag des Entladestroms, der durch die Entladeschaltung 80 fließt, wenn die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 hoch ist, in dem der erste Entladepfad, dessen kombinierter Widerstandswert vergleichsweise hoch ist, in der Entladeschaltung 80 unmittelbar nach Eingabe des Kollisionssignals gebildet wird. Danach verringert die Entladesteuerungsschaltung 90 die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 schnell durch Bilden des zweiten Entladepfads, dessen kombinierter Widerstandswert vergleichsweise niedrig ist, in der Entladeschaltung 80, wenn die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 kleiner als die vorbestimmte Spannung ist. The discharge control circuit 90 suppresses the amount of discharge current through the discharge circuit 80 flows when the output voltage of the fuel cell stack 10 is high, in which the first discharge path whose combined resistance value is comparatively high, in the discharge circuit 80 is formed immediately after input of the collision signal. Thereafter, the discharge control circuit decreases 90 the output voltage of the fuel cell stack 10 quickly by forming the second discharge path, the combined resistance value of which is comparatively low, in the discharge circuit 80 when the output voltage of the fuel cell stack 10 is less than the predetermined voltage.
8 zeigt ein ausführliches Schaltungsblockdiagramm einer Entladeschaltung und einer Entladesteuerungsschaltung gemäß einem ersten Modifikationsbeispiels des Brennstoffzellensystems 1. 8th FIG. 12 is a detailed circuit block diagram of a discharge circuit and a discharge control circuit according to a first modification example of the fuel cell system. FIG 1 ,
Gemäß dem in 8 veranschaulichten Modifikationsbeispiel ist eine Entladeschaltung 180 anstelle der Entladeschaltung 80 angeordnet, die unter Bezugnahme auf 4, 5 usw. erläutert worden ist. Die Entladeschaltung 180 weist ein erstes Widerstandselement 181, ein zweites Widerstandselement 182, ein viertes Widerstandselement 184, das ein Spannungserfassungselement ist, ein erstes Schaltelement 185 und ein zweites Schaltelement 186 auf. Ein Ende des ersten Widerstandselements 181 ist elektrisch mit dem Kollektor des ersten Schaltelements 185 verbunden, und das andere Ende des ersten Widerstandselements 181 ist elektrisch mit einem Ende des zweiten Widerstandselements 182 und dem Kollektor des zweiten Schaltelements 186 verbunden. Das andere Ende des zweiten Widerstandselements 182 ist elektrisch mit einem Ende des vierten Widerstandselements 184 verbunden. Das andere Ende des vierten Schaltelements 184 ist elektrisch mit der Kathode des Brennstoffzellenstapels 10 verbunden. Die Emitter des ersten Schaltelements 185 und des zweiten Schaltelements 186 sind elektrisch mit der Anode des Brennstoffzellenstapels 10 verbunden, und die Gates des ersten Schaltelements 185 und des zweiten Schaltelements 186 sind elektrisch mit dem Ausgangsanschluss 96 über die Antriebsschaltung 98 verbunden. Das erste Widerstandselement 181 und das zweite Widerstandselement 182 sind jeweils derart gebildet, dass der Widerstandswert des ersten Widerstandselements 181 größer der Widerstandswert des zweiten Widerstandselements 182 ist. According to the in 8th illustrated modification example is a discharge circuit 180 instead of the discharge circuit 80 arranged by reference to 4 . 5 etc. has been explained. The discharge circuit 180 has a first resistance element 181 , a second resistance element 182 , a fourth resistance element 184 , which is a voltage detecting element, a first switching element 185 and a second switching element 186 on. An end of the first resistance element 181 is electrically connected to the collector of the first switching element 185 connected, and the other end of the first resistance element 181 is electrically connected to one end of the second resistive element 182 and the collector of the second switching element 186 connected. The other end of the second resistor element 182 is electrically connected to one end of the fourth resistive element 184 connected. The other end of the fourth switching element 184 is electrically connected to the cathode of the fuel cell stack 10 connected. The emitter of the first switching element 185 and the second switching element 186 are electrically connected to the anode of the fuel cell stack 10 connected, and the gates of the first switching element 185 and the second switching element 186 are electrical to the output terminal 96 via the drive circuit 98 connected. The first resistance element 181 and the second resistance element 182 are each formed such that the resistance value of the first resistive element 181 greater the resistance value of the second resistive element 182 is.
9 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zur Durchführung einer Entladesteuerung gemäß dem in 8 veranschaulicht Modifikationsbeispiel zeigt. 9 FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure for performing discharge control according to the method of FIG 8th illustrates modification example shows.
Wenn bestimmt wird, dass ein Kollisionssignal eingegeben worden ist (S400), schaltet die Entladestarteinheit 941 das erste Schaltelement 185 ein (S401) und bildet einen ersten Entladepfad, in dem das erste Widerstandselement 181 und das zweite Widerstandselement 182 in Reihe geschaltet sind, in der Entladeschaltung 180. Wenn die Zeitgebereinheit 945 ein Zeitmessen startet (S402), die Zeitbestimmungseinheit 946 bestimmt, dass die vorbestimmte Zeit nach Bilden des ersten Entladepfads nicht verstrichen ist (S403), und die Pfadschalteinheit 943 bestimmt, dass die erfasste Spannung gleich wie oder kleiner als eine vorbestimmte Spannung ist (S404), geht die Verarbeitung zu S405 über. Wenn die Verarbeitung zu S405 übergeht, schaltet die Pfadschalteinheit 943 das zweite Schaltelement 186 ein und bildet einen zweiten Entladepfad, durch den ein Entladestrom aus dem zweiten Widerstandselement 182 über das zweite Schaltelement 186 fließt. Der kombinierte Widerstandswert des zweiten Entladepfads, der durch das Einschalten des zweiten Schaltelements 186 gebildet wird, ist kleiner als der kombinierte Widerstandswert des ersten Entladepfads, da der zweite Entladepfad das erste Widerstandselement 181 umgeht, dessen Widerstandswert vergleichsweise groß ist. Die Verarbeitung in S406 und S407 ist dieselbe wie die Verarbeitung in S306 und S307, weshalb eine ausführliche Erläuterung entfällt. When it is determined that a collision signal has been input (S400), the discharge start unit switches 941 the first switching element 185 on (S401) and forms a first discharge path in which the first resistance element 181 and the second resistive element 182 are connected in series, in the discharge circuit 180 , If the timer unit 945 a time measurement starts (S402), the time determination unit 946 determines that the predetermined time has not elapsed after forming the first discharge path (S403), and the path switching unit 943 determines that the detected voltage is equal to or smaller than a predetermined voltage (S404), the processing proceeds to S405. When the processing shifts to S405, the path switching unit switches 943 the second switching element 186 and forms a second discharge path through which a discharge current from the second resistive element 182 over the second switching element 186 flows. The combined resistance of the second discharge path caused by the switching on of the second switching element 186 is smaller than the combined resistance value of the first discharge path, since the second discharge path is the first resistance element 181 bypasses whose resistance is relatively large. The processing in S406 and S407 is the same as the processing in S306 and S307, therefore a detailed explanation is omitted.
10 zeigt ein ausführliches Schaltungsblockdiagramm einer Entladeschaltung und einer Entladesteuerungsschaltung gemäß einem zweiten Modifikationsbeispiel des Brennstoffzellensystems eins. 10 11 shows a detailed circuit block diagram of a discharge circuit and a discharge control circuit according to a second modification example of the fuel cell system one.
In dem in 10 veranschaulichten Modifikationsbeispiel ist eine Entladeschaltung 280 anstelle der Entladeschaltung 80 angeordnet, die unter Bezugnahme auf 4, 5 usw. erläutert worden ist. Die Entladeschaltung 280 weist ein erstes Widerstandselement 281, ein zweites Widerstandselement 282, ein viertes Widerstandselement 284, das ein Spannungserfassungselement ist, ein erstes Schaltelement 285 und ein zweites Schaltelement 286 auf. Ein Ende des ersten Widerstandselements 281 ist elektrisch mit dem Kollektor des ersten Schaltelements 285 verbunden, und das andere Ende des ersten Widerstandselements 281 ist elektrisch mit einem Ende des vierten Widerstandselements 284 verbunden. Ein Ende des zweiten Widerstandselements 282 ist elektrisch mit dem Kollektor des zweiten Schaltelements 286 verbunden, und das andere Ende des zweiten Widerstandselements 282 ist elektrisch mit der Kathode des Brennstoffzellenstapels 10 verbunden. Das andere Ende des vierten Widerstandselements 284 ist elektrisch mit der Kathode des Brennstoffzellenstapels 10 verbunden. Die Emitter des ersten Schaltelements 285 und des zweiten Schaltelements 286 sind elektrisch mit der Anode des Brennstoffzellenstapels 10 verbunden, und die Gates des ersten Schaltelements 285 und des zweiten Schaltelements 286 sind elektrisch mit dem Ausgangsanschluss 96 über die Antriebsschaltung 98 verbunden. Das erste Widerstandselement 281 und das zweite Widerstandselement 282 sind jeweils derart gebildet, dass der Widerstandswert des ersten Widerstandselements 281 größer als der Widerstandswert des zweiten Widerstandselements 282 ist. In the in 10 illustrated modification example is a discharge circuit 280 instead of the discharge circuit 80 arranged by reference to 4 . 5 etc. has been explained. The discharge circuit 280 has a first resistance element 281 , a second resistance element 282 , a fourth resistance element 284 , which is a voltage detecting element, a first switching element 285 and a second switching element 286 on. An end of the first resistance element 281 is electrically connected to the collector of the first switching element 285 connected, and the other end of the first resistance element 281 is electrically connected to one end of the fourth resistive element 284 connected. One end of the second resistance element 282 is electrically connected to the collector of the second switching element 286 connected, and the other end of the second resistive element 282 is electrically connected to the cathode of the fuel cell stack 10 connected. The other end of the fourth resistance element 284 is electrically connected to the cathode of the fuel cell stack 10 connected. The emitter of the first switching element 285 and the second switching element 286 are electrically connected to the anode of the fuel cell stack 10 connected, and the gates of the first switching element 285 and the second switching element 286 are electrical to the output terminal 96 via the drive circuit 98 connected. The first resistance element 281 and the second resistance element 282 are each formed such that the resistance value of the first resistive element 281 greater than the resistance of the second resistive element 282 is.
Der Verarbeitungsablauf der Verarbeitung zur Durchführung einer Entladesteuerung in dem in 10 veranschaulichten Modifikationsbeispiel ist derselbe wie der Verarbeitungsablauf gemäß dem in 8 veranschaulicht Modifikationsbeispiel, dass unter Bezugnahme auf 9 erläutert worden ist, weshalb eine ausführliche Erläuterung hier entfällt. In der Entladeschaltung 280 wird ein erster Entladepfad durch Einschalten des ersten Schaltelements 285 gebildet, und wird ein zweiter Entladepfad durch Einschalten sowohl des ersten Schaltelements 285 als auch des zweiten Schaltelements 286 gebildet. Da das zweite Widerstandselement 282, dessen Widerstandswert vergleichsweise klein ist, parallel zu dem ersten Widerstandselement 281 geschaltet wird, ist der kombinierte Widerstandswert des zweiten Entladepfads, der durch Einschalten sowohl des ersten Schaltelements 285 als auch des zweiten Schaltelements 286 gebildet wird, kleiner als der kombinierte Widerstandswert des ersten Entladepfads. The processing procedure of the processing for performing a discharge control in the in 10 The modification example illustrated is the same as the processing flow according to the method of FIG 8th illustrates modification example that with reference to 9 why a detailed explanation is omitted here. In the discharge circuit 280 becomes a first discharge path by turning on the first switching element 285 is formed, and becomes a second discharge path by turning on both of the first switching element 285 as well as the second switching element 286 educated. Because the second resistance element 282 , whose resistance value is comparatively small, parallel to the first resistance element 281 is the combined resistance of the second discharge path, by turning on both the first switching element 285 as well as the second switching element 286 is less than the combined resistance value of the first discharge path.
11 zeigt ein ausführliches Schaltungsblockdiagramm einer Entladeschaltung und einer Entladesteuerungsschaltung gemäß einem dritten Modifikationsbeispiels des Brennstoffzellensystems 1. 11 11 shows a detailed circuit block diagram of a discharge circuit and a discharge control circuit according to a third modification example of the fuel cell system 1 ,
In dem in 11 veranschaulichten Modifikationsbeispiel ist eine Entladesteuerungsschaltung 190 anstelle der Entladesteuerungsschaltung 90 angeordnet, die unter Bezugnahme auf 4, 6 usw. erläutert worden ist. Die Entladesteuerungsschaltung 190 weist eine Steuerungseinheit 194 anstelle der Steuerungseinheit 94 auf. Die Steuerungseinheit 194 weist eine Entladestarteinheit 1941, eine Spannungserfassungseinheit 1942, eine Pfadschalteinheit 1943 und eine Entladestoppeinheit 1944 auf. Die Entladestoppeinheit 1944 weist eine Berechnungseinheit 1945, eine Verringerungsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 1946 und eine Stoppanweisungseinheit 1947 auf. Jede dieser Einheiten, die durch die Steuerungseinheit 194 gesteuert wird, ist ein Funktionsmodul, das durch ein Programm umgesetzt wird, dass auf dem Prozessor ausgeführt wird, der durch die Steuerungseinheit 194 gesteuert wird. Alternativ dazu kann jede dieser Einheiten, die durch die Steuerungseinheit 194 gesteuert werden, in der Entladesteuerungsschaltung 190 als eine unabhängige integrierte Schaltung, einen Mikroprozessor oder Firmware umgesetzt werden. In the in 11 Illustrated modification example is a discharge control circuit 190 instead of the discharge control circuit 90 arranged by reference to 4 . 6 etc. has been explained. The discharge control circuit 190 has a control unit 194 instead of the control unit 94 on. The control unit 194 has a discharge start unit 1941 a voltage detection unit 1942 , a path switching unit 1943 and a discharge stop unit 1944 on. The discharge stop unit 1944 has a calculation unit 1945 a reduction speed determination unit 1946 and a stop instruction unit 1947 on. Each of these units, by the control unit 194 is a function module that is implemented by a program that is executed on the processor by the control unit 194 is controlled. Alternatively, each of these units may be controlled by the control unit 194 be controlled in the discharge control circuit 190 be implemented as an independent integrated circuit, a microprocessor or firmware.
12 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf der Verarbeitung zur Durchführung einer Entladesteuerung gemäß dem in 11 veranschaulicht Modifikationsbeispiel veranschaulicht. 12 FIG. 12 is a flowchart showing a processing flow of the processing for performing discharge control according to the method of FIG 11 illustrates modification example illustrated.
Die Verarbeitung von S500, S501, S504, S505 und S510 ist jeweils dieselbe wie die Verarbeitung von S300, S301, S304, S305 und S307, die unter Bezugnahme auf 6 erläutert worden sind, weshalb eine ausführliche Beschreibung hier entfällt. Wenn die Verarbeitung zu S502 übergeht, berechnet die Berechnungseinheit 1945 eine Verringerungsgeschwindigkeit der erfassten Spannung (∆V/∆t). Das Zeichen der Verringerungsgeschwindigkeit der erfassten Spannung (∆V/∆t), die zu berechnen ist, wird als positiv in der Richtung genommen, in der die erfasste Spannung sich verringert, weshalb die Verringerungsgeschwindigkeit einen positiven Wert annimmt, wenn die erfasste Spannung sich verringert, und die Verringerungsgeschwindigkeit einen negativen Wert annimmt, wenn die erfasste Spannung sich erhöht. Als Nächstes berechnet die Verringerungsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 1946, ob die Verringerungsgeschwindigkeit der erfassten Spannung (∆V/∆t) höher als eine erste Schwellwertverringerungsgeschwindigkeit (X1) ist oder nicht (S503). Die erste Schwellwertverringerungsgeschwindigkeit (X1) ist proportional zu der Verringerungsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10. In einem Beispiel ist die Verringerungsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 entsprechend der ersten Schwellwertverringerungsgeschwindigkeit (X1) 100 V pro Sekunde. Wenn bestimmt wird, dass die Verringerungsgeschwindigkeit der erfassten Spannung (∆V/∆t) höher als die erste Schwellwertverringerungsgeschwindigkeit (X1) ist, geht die Verarbeitung zu S504 über. Wenn bestimmt wird, dass die Verringerungsgeschwindigkeit der erfassten Spannung (∆V/∆t) kleiner als die erste Schwellwertverringerungsgeschwindigkeit (X1) ist, geht die Verarbeitung zu S509 über. Nach Bestimmung, dass die erfasste Spannung, die erfasst wird, nachdem die Einheitszeit verstrichen ist, sich von der erfassten Spannung, die vorhergehend erfasst worden ist, sich verringert hat, vergleicht die Verringerungsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 1946 die Verringerungsgeschwindigkeit der erfassten Spannung (∆V/∆t) aus der vorhergehenden Erfassung mit der ersten Schwellwertverringerungsgeschwindigkeit (X1). Wenn die Verringerungsgeschwindigkeit der erfassten Spannung kleiner als die erste Schwellwertverringerungsgeschwindigkeit (X1) ist, gibt die Entladesteuerungsschaltung 190 ein Entladeanomalitätssignal (S510) aus, und schaltet das erste Schaltelement 85 aus. The processing of S500, S501, S504, S505, and S510 is the same as the processing of S300, S301, S304, S305, and S307 described with reference to FIG 6 why a detailed description is omitted here. When the processing goes to S502, the calculation unit calculates 1945 a decreasing speed of the detected voltage (ΔV / Δt). The sign of the decreasing speed of the detected voltage (ΔV / Δt) to be calculated is taken as positive in the direction in which the detected voltage decreases, and therefore the decreasing speed becomes a positive value as the detected voltage decreases , and the decreasing speed takes a negative value as the detected voltage increases. Next, the decreasing speed determining unit calculates 1946 Whether or not the decrease speed of the detected voltage (ΔV / Δt) is higher than a first threshold reduction speed (X1) or not (S503). The first threshold reduction speed (X1) is proportional to the rate of decrease of the output voltage of the fuel cell stack 10 , In one example, the rate of decrease is the output voltage of the fuel cell stack 10 corresponding to the first threshold reduction speed (X1) 100 V per second. When it is determined that the decreasing speed of the detected voltage (ΔV / Δt) is higher than the first threshold decreasing speed (X1), the processing proceeds to S504. When it is determined that the decreasing speed of the detected voltage (ΔV / Δt) is smaller than the first threshold decreasing speed (X1), the processing proceeds to S509. After determining that the detected voltage detected after the unit time has elapsed has decreased from the detected voltage that has been previously detected, the decreasing speed determining unit compares 1946 the decrease speed of the detected voltage (ΔV / Δt) from the previous detection with the first threshold reduction speed (X1). When the decreasing speed of the detected voltage is smaller than the first threshold decreasing speed (X1), the discharge control circuit outputs 190 an unloading abnormality signal (S510), and switches the first switching element 85 out.
Wenn die Verarbeitung zu S506 übergeht, berechnet die Berechnungseinheit 1945 die Verringerungsgeschwindigkeit der erfassten Spannung (∆V/∆t) und bestimmt die Verringerungsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 1946 als Nächstes, ob die Verringerungsgeschwindigkeit der erfassten Spannung (∆V/∆t) höher als eine zweite Schwellwertverringerungsgeschwindigkeit (X2) ist oder nicht (S507). In einem Beispiel ist die Verringerungsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 entsprechend der zweiten Schwellwertverringerungsgeschwindigkeit (X2) 20 V pro Sekunde. Wenn bestimmt wird, dass die Verringerungsgeschwindigkeit der erfassten Spannung (∆V/∆t) höher als die zweite Schwellwertverringerungsgeschwindigkeit (X2) ist, das heißt, dass bestimmt wird, dass die Änderung in der erfassten Spannung abrupt ist, geht die Verarbeitung zu S508 über. Wenn bestimmt wird, dass die Verringerungsgeschwindigkeit der erfassten Spannung (∆V/∆t) kleiner als die zweite Schwellwertverringerungsgeschwindigkeit (X2) ist, das heißt, dass bestimmt wird, dass die Änderung in der erfassten Spannung allmählich ist, geht die Verarbeitung zu S509 über. Wenn die Verarbeitung zu S508 übergeht, nachdem bestimmt worden ist, dass die erfasste Spannung, die nach Verstreichen der Einheitszeit erfasst worden ist, sich von der erfassten Spannung, die vorhergehend erfasst worden ist, verringert hat, vergleicht die Verringerungsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 1946 die Verringerungsgeschwindigkeit der erfassten Spannung (∆V/∆t) mit der vorbestimmten zweiten Schwellwertverringerungsgeschwindigkeit (X2). Wenn die Verringerungsgeschwindigkeit der erfassten Spannung kleiner als die zweite Schwellwertverringerungsgeschwindigkeit ist, gibt die Entladesteuerungsschaltung 190 ein Entladeanomalitätssignal aus (S510) und schaltet ebenfalls die ersten bis dritten Schaltelemente 85 bis 87 aus (S509). When the processing goes to S506, the calculation unit calculates 1945 the decrease speed of the detected voltage (ΔV / Δt) and determines the decrease speed determining unit 1946 Next, whether the decreasing speed of the detected voltage (ΔV / Δt) is higher than a second threshold decreasing speed (X2) or not (S507). In one example, the rate of decrease is the output voltage of the fuel cell stack 10 corresponding to the second threshold reduction speed (X2) 20 V per second. When it is determined that the decreasing speed of the detected voltage (ΔV / Δt) is higher than the second threshold decreasing speed (X2), that is, it is determined that the change in the detected voltage is abrupt, the processing proceeds to S508 , When it is determined that the decreasing speed of the detected voltage (ΔV / Δt) is smaller than the second threshold decreasing speed (X2), that is, it is determined that the change in the detected voltage is gradual, the processing proceeds to S509 , When the processing proceeds to S508, after it has been determined that the detected voltage detected after the lapse of the unit time has decreased from the detected voltage that has been previously detected, the decreasing speed determining unit compares 1946 the decreasing speed of the detected voltage (ΔV / Δt) at the predetermined second threshold decreasing speed (X2). When the decreasing speed of the detected voltage is smaller than the second threshold decreasing speed, the discharge control circuit outputs 190 a discharge abnormality signal from (S510) and also switches the first to third switching elements 85 to 87 off (S509).
13 zeigt eine Darstellung, die eine Änderung im Verlaufe der Zeit in der Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 in der in 12 veranschaulichen Entladeverarbeitung veranschaulicht. In 13 repräsentiert die horizontale Achse die verstrichene Zeit seit Starten der Entladeverarbeitung und repräsentiert die vertikale Achse die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10. Weiterhin gibt in 13 der durch den Pfeil A angegebene Zeitpunkt den Zeitpunkt an, zu dem das erste Schaltelement 85 einschaltet und die Entladeverarbeitung startet, und gibt der durch den Pfeil B angegebene Zeitpunkt den Zeitpunkt an, zu dem weiter das zweite Schaltelement 86 und das dritte Schaltelement 87 einschalten. 13 FIG. 12 is a diagram showing a change with time in the output voltage of the fuel cell stack. FIG 10 in the in 12 illustrate unloading illustrated. In 13 For example, the horizontal axis represents the elapsed time since start of the discharge processing, and the vertical axis represents the output voltage of the fuel cell stack 10 , Continue to exist in 13 the time indicated by the arrow A the time at which the first switching element 85 turns on and the unloading processing starts, and indicates the time indicated by the arrow B the time, further to the second switching element 86 and the third switching element 87 turn on.
Zu dem Zeitpunkt des Pfeils A schaltet, wenn ein Kollisionssignal eingegeben wird, die Entladestarteinheit 1941 das erste Schaltelement 85 ein und bildet einen ersten Entladepfad, in dem die ersten bis dritten Widerstandselemente 81 bis 83 in Reihe geschaltet sind. In dem in 13 veranschaulichten Beispiel ist die Spannung vor Eingabe des Kollisionssignals etwa 370 V. Danach schaltet, wenn zu dem Zeitpunkt des Pfeils B bestimmt wird, dass die erfasste Spannung gleich wie oder kleiner als eine vorbestimmte Spannung ist, die Pfadschalteinheit 1943 das zweite Schaltelement 86 und das dritte Schaltelement 87 ein und bildet einen zweiten Entladepfad, in dem die ersten bis dritten Widerstandselemente 81 bis 83 parallel geschaltet sind. In dem in 13 veranschaulichten Beispiel ist die Spannung, bei der das zweite Schaltelement 86 und das dritte Schaltelement 85 eingeschaltet werden, etwa 300 V. At the time of the arrow A, when a collision signal is input, the discharge start unit is turned on 1941 the first switching element 85 and forms a first discharge path, in which the first to third resistance elements 81 to 83 are connected in series. In the in 13 In the illustrated example, the voltage before input of the collision signal is about 370 V. Then, when it is determined at the time of the arrow B that the detected voltage is equal to or less than a predetermined voltage, the path switching unit 1943 the second switching element 86 and the third switching element 87 and forms a second discharge path, in which the first to third resistor elements 81 to 83 are connected in parallel. In the in 13 illustrated example is the voltage at which the second switching element 86 and the third switching element 85 be turned on, about 300 V.
Gemäß den Ausführungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfindung bildet, wenn ein Kollisionssignal eingegeben wird, die Entladesteuerungsschaltung einen ersten Entladepfad und startet ein Entladen durch den ersten Entladepfad. Die Entladesteuerungsschaltung bildet den zweiten Entladepfad, dessen Widerstandswert kleiner als der Widerstandswert des ersten Entladepfads ist, und schaltet das Entladen durch den ersten Entladepfad auf das Entladen durch den zweiten Entladepfad, wenn die erfasste Spannung, die erfasst wird, kleiner als die vorbestimmte Schwellwertspannung während des Entladens durch den ersten Entladepfad ist. Die Entladesteuerungsschaltung kann Leistung aus dem Brennstoffzellenstapel schnell entladen, und es kann ebenfalls verhindert werden, dass das Widerstandselement während des Entladens anormal erhitzt wird, wobei die Herstellungskosten unterdrückt werden, indem der Widerstandswert des Entladepfads reduziert wird, wenn die erfasste Spannung kleiner als die vorbestimmte Schwellwertspannung ist. According to the embodiments of the present invention, when a collision signal is input, the discharge control circuit forms a first discharge path and starts discharging by the first discharge path. The discharge control circuit forms the second discharge path whose resistance value is smaller than the resistance value of the first discharge path, and switches the discharge by the first discharge path to the discharge by the second discharge path when the detected voltage detected is smaller than the predetermined threshold voltage during the second discharge path Discharging through the first discharge path is. The discharge control circuit can quickly discharge power from the fuel cell stack, and also can prevent the resistive element from being abnormally heated during discharging, thereby suppressing the manufacturing cost by reducing the resistance value of the discharge path when the detected voltage is smaller than the predetermined threshold voltage is.
Weiterhin schaltet gemäß den Ausführungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfindung die Entladesteuerungsschaltung das Schaltelement aus, um den Entladepfad abzuschalten, wenn die Verringerungsgröße in der erfassten Spannung pro vorbestimmter Zeit kleiner als die Schwellwertverringerungsgröße ist, weshalb ein Durchbrennen des Widerstandselements verhindert werden kann. Weiterhin gibt die Entladesteuerungsschaltung ebenfalls ein Entladeanomalitätssignal aus, weshalb sie einem Bediener des kollidierten Fahrzeugs mitteilen kann, dass die Entladeverarbeitung des Brennstoffzellenstapels nicht normal durchgeführt worden ist. Furthermore, according to the embodiments of the present invention, the discharge control circuit turns off the switching element to turn off the discharge path when the reduction amount in the detected voltage per predetermined time is smaller than the threshold reduction amount, and therefore burnout of the resistance element can be prevented. Further, the discharge control circuit also outputs a discharge abnormality signal, and therefore, can notify an operator of the collided vehicle that the discharge processing of the fuel cell stack has not been performed normally.
Gemäß den Ausführungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfindung bildet die Entladesteuerungsschaltung den Entladepfad, durch den Leistung, die in dem Brennstoffzellenstapel erzeugt wird, entladen wird, wenn ein Kollisionssignal, dass das Erfassen einer Fahrzeugkollision angibt, eingegeben wird. Jedoch kann die Entladesteuerungsschaltung einen Entladepfad bilden, durch den Leistung, die in dem Brennstoffzellenstapel erzeugt wird, entladen wird, wenn ein anderes Entladeanweisungssignal, das Anweisungen zum Entladen von Leistung angibt, die in dem Brennstoffzellenstapel erzeugt wird, wie ein Kollisionsrisikosignal, das angibt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein Fahrzeug kollidieren wird, hoch ist, eingegeben wird. Beispielsweise kann die Systemsteuerungsschaltung 70 auf der Grundlage von Abstandsinformationen, die den Abstand zwischen dem vor dem Fahrzeug sich befindlichen Hindernis und dem Fahrzeug angeben, und Geschwindigkeitsinformationen, die die Geschwindigkeit des Fahrzeugs angeben, bestimmen, ob ein Fahrzeug kollidieren wird, und ein Kollisionsrisikosignal ausgeben, wenn bestimmt wird, dass das Fahrzeug mit dem Hindernis kollidieren wird. According to the embodiments of the present invention, the discharge control circuit forms the discharge path by which power generated in the fuel cell stack is discharged when a collision signal indicating detection of a vehicle collision is input. However, the discharge control circuit may form a discharge path through which power generated in the fuel cell stack is discharged when another discharge instruction signal indicative of instructions for discharging power generated in the fuel cell stack, such as a collision risk signal indicating that the probability that a vehicle will collide is high is entered. For example, the system control circuit 70 based on distance information indicating the distance between the obstacle in front of the vehicle and the vehicle and speed information indicating the speed of the vehicle determine whether a vehicle will collide and output a collision risk signal when it is determined that the vehicle will collide with the obstacle.
Weiterhin kann gemäß den Ausführungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfindung, obwohl die Entladesteuerungsschaltung den Entladepfad, der in der Entladeschaltung gebildet wird, von dem ersten Entladepfad auf den zweiten Entladepfad auf der Grundlage der erfassten Spannung, die über das vierte Widerstandselement erfasst wird, schaltet, die Entladesteuerungsschaltung eine erfasste Spannung verwenden, die unter Verwendung einer Stromerfassungsspule, die konfiguriert ist, einen durch den Draht des Entladepfads fließenden Strom zu erfassen, eines Shunt-Widerstands usw. erfasst wird. Further, according to the embodiments of the present invention, although the discharge control circuit switches the discharge path formed in the discharge circuit from the first discharge path to the second discharge path based on the detected voltage detected via the fourth resistance element, the discharge control circuit may use a detected voltage detected using a current detection coil configured to detect a current flowing through the wire of the discharge path, a shunt resistor, etc.
Wenn weiterhin die Widerstandswerte der ersten bis dritten Widerstandselemente 81 bis 83 der Entladeschaltung 80 dieselben sind, ist die Größe der erzeugten Wärme des Widerstandselements gleichförmig, und daher können, obwohl es vorzuziehen ist, dass die ersten bis dritten Widerstandselemente 81 bis 83 dieselben sind, die Widerstandswerte der ersten bis dritten Widerstandselemente 81 bis 83 unterschiedlich sein. Das erste Widerstandselement 181 und das zweite Widerstandselement 182 der Entladeschaltung 81 und das erste Widerstandselement 281 und das zweite Widerstandselement 282 der Entladeschaltung 280 sind derart gebildet, dass die Widerstandswerte der ersten Widerstandselementen 181 und 281 größer als die Widerstandswerte der zweiten Widerstandselemente 182 und 282 sind. Jedoch können die Widerstandselemente derart gebildet sein, dass der Widerstandswert der ersten Widerstandselemente 181 und 281 und der Widerstandswert der zweiten Widerstandselemente 182 und 282 gleich zueinander sind, oder derart gebildet sein, dass die Widerstandswerte der ersten Widerstandselemente 181 und 281 kleiner die Widerstandswerte der zweiten Widerstandselemente 182 und 282 sind. Further, when the resistance values of the first to third resistance elements 81 to 83 the discharge circuit 80 are the same, the magnitude of the generated heat of the resistive element is uniform, and therefore, although it is preferable that the first to third resistive elements 81 to 83 they are the resistance values of the first to third resistive elements 81 to 83 be different. The first resistance element 181 and the second resistance element 182 the discharge circuit 81 and the first resistance element 281 and the second resistance element 282 the discharge circuit 280 are formed such that the resistance values of the first resistive elements 181 and 281 greater than the resistance values of the second resistive elements 182 and 282 are. However, the resistance elements may be formed such that the resistance of the first resistance elements 181 and 281 and the resistance of the second resistive elements 182 and 282 are equal to each other, or be formed such that the resistance values of the first resistive elements 181 and 281 smaller the resistance values of the second resistance elements 182 and 282 are.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt weist das Brennstoffzellensystem für ein Motorfahrzeug auf:
einen Brennstoffzellenstapel, der konfiguriert ist, sowohl Leistung einem Elektromotor zum Antrieb eines Fahrzeugs zuzuführen als auch Leistung durch eine elektrochemische Reaktion zwischen einem Brennstoffgas und einem Oxidationsgas zu erzeugen,
eine Brennstoffgaszufuhreinheit, die konfiguriert ist, dem Brennstoffzellenstapel ein Brennstoffgas zuzuführen,
eine Oxidationsgaszufuhreinrichtung, die konfiguriert ist, dem Brennstoffzellenstapel ein Oxidationsgas zuzuführen,
eine Leistungserzeugungsstoppeinheit, die konfiguriert ist, die Erzeugung von Leistung in dem Brennstoffzellenstapel zu stoppen, indem sowohl die Oxidationsgaszufuhreinheit zum Stoppen der Zufuhr des Oxidationsgases zu dem Brennstoffzellenstapel als auch die Brennstoffgaszufuhreinheit zum Stoppen der Zufuhr des Brennstoffgases zu dem Brennstoffzellenstapel gesteuert werden, wenn ein Entladeanweisungssignal, das Anweisungen zum Entladen von Leistung, die in dem Brennstoffzellenstapel erzeugt wird, angibt, zugeführt wird,
eine Entladeeinheit, die konfiguriert ist, Leistung, die in dem Brennstoffzellenstapel erzeugt wird, zu entladen, wenn das Entladeanweisungssignal eingegeben wird,
eine Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, eine erfasste Spannung entsprechend einer Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels zu erfassen, und
eine Steuerungseinheit mit einer Leistungserzeugungsstoppanomalitätssignaleinheit, die konfiguriert ist, ein Leistungserzeugungsstoppanomalitätssignal auszugeben, das angibt, dass die Leistungserzeugung des Brennstoffzellenstapels nicht gestoppt worden ist, wenn die Verringerungsgröße in der erfassten Spannung pro vorbestimmter Zeit kleiner als eine Schwellwertverringerungsgröße ist. In another aspect, the fuel cell system for a motor vehicle includes:
a fuel cell stack configured to both supply power to an electric motor for propelling a vehicle and to generate power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidizing gas,
a fuel gas supply unit configured to supply a fuel gas to the fuel cell stack,
an oxidizing gas supply device configured to supply an oxidizing gas to the fuel cell stack,
a power generation stop unit configured to stop the generation of power in the fuel cell stack by controlling both the oxidizing gas supply unit for stopping the supply of the oxidizing gas to the fuel cell stack and the fuel gas supplying unit for stopping the supply of the fuel gas to the fuel cell stack when a discharge instruction signal, the instructions for discharging power generated in the fuel cell stack indicates is supplied
a discharge unit configured to discharge power generated in the fuel cell stack when the discharge instruction signal is input,
a detection unit configured to detect a detected voltage according to an output voltage of the fuel cell stack, and
a control unit having a power generation stop abnormality signal unit configured to output a power generation stop abnormality signal indicating that the power generation of the fuel cell stack has not been stopped when the reduction amount in the detected voltage per predetermined time is smaller than a threshold reduction amount.
